桥梁工程大体积混凝土裂缝成因及对策.doc

桥梁工程大体积混凝土裂缝成因及对策桥梁工程中大体积混凝土裂缝是工程技术人员普通关心的问题，其产生的原因很复杂，而温度裂缝又是混凝土裂缝中较常见的现象。如不引起重视，情况严重时会影响到结构物的使用寿命及安全。本文分析了大体积混凝土裂缝产生的原因，并从设计与施工的角度阐述了一些技术控制措施。桥梁工程中大体积混凝土的使用非常普通，但最大的缺点是容易产生裂缝，从而影响混凝土的力学性能及耐久性，严重者可导致结构的破坏，大大缩短建筑物的使用寿命。因此加强对大体积混凝土裂缝的控制，是保证桥梁结构质量及安全使用的关键，必须予以高度重视。本文结合大体积混凝土的特点，探讨了控制大体积混凝土裂缝的施工技术和措施。1桥梁工程大体积混凝土的特点1）桥梁工程大体积混凝土大都出现在底板、墩（台）身处；2）大体积混凝土的厚度一般在1～3m范围内，多为板壁式结构；3）施工气候条件总体良好，全年气温一般在0～35℃之间，0℃以下与35℃以上的天数很少；4）现场混凝土运输近年来多采用泵送方式。2混凝土常见裂缝的类型及成因桥梁结构的底板、墩墙等，通常都是容易产生混凝土裂缝的部位。混凝土裂缝的形式多种多样，按照其成因大致可分为三种类型：温度裂缝、结构变形约束裂缝、混凝土固化过程中的干缩裂缝。需要说明的是，上述三种裂缝类型并不能截然划分，尤其是变形约束裂缝和温度裂缝有时是相互关联的，实践中还发现沿干缩裂缝形成的变形约束裂缝。2.1温度裂缝混凝土在固化过程中因水泥与水发生化学反应产生大量的水化热，致使混凝土内部温度迅速升高。笔者曾在有关工程施工期组织过混凝土测温，混凝土浇筑后2～3d温度达到最大值，构件中心温度一般可达55℃。而混凝土表面较易散热，内外温差致使内部产生压应力，外部产生拉应力，导致从混凝土表面开始裂缝。随着水化热减少，混凝土内部温度降低，由压应力逐渐转化为拉应力，只要拉应力稍大于混凝土的允许拉应力，由于应力集中，在已经产生外部裂缝的部位就可能裂缝继续向内部发展。对于墩墙等板式结构，一般形成贯穿缝。温度裂缝的主要特点是发生在施工早期，通常在拆模时或拆模后不久便可以发现，需要特别说明的是，有时已经发生的温度裂缝可能很小，没有及时被人们发现，后因混凝土收缩变形受约束致使裂缝扩大。2．2结构变形约束裂缝混凝土的固化是一个较为缓慢的过程，普通混凝土除固化初期因水化热不断升高是热胀过程以外，在其后的降温过程和较长时间的固化过程都是缩小变形过程。此外，外界温度的变化也会导致混凝土构件的热胀冷缩变形。桥梁建筑物的墩墙通常与其底板分次施工，且一般间隔时间相对较长。墩墙混凝土收缩变形时上部自由、下部受变形已基本稳定的底板约束产生拉应力。当拉应力大于混凝土允许拉应力时，便可能出现裂缝。2．3干缩裂缝混凝土的固化过程也是混凝土中水的挥发过程，如果失水太快，便可能发生干缩裂缝。此外，如果混凝土水灰比太大，通常也会发生干缩裂缝。干缩裂缝发生于结构的表面，其特点是裂缝无规则，一般缝宽很小，缝深较浅；但因水灰比偏大产生的干缩裂缝，则可能缝宽较大且较深。无模板的面层裂缝从浇筑完成刚刚初凝时便可能发生，有模板的临空面裂缝通常从拆模后开始发生。工程实践中还经常发现浇筑较长时间的混凝土仍可能发生表面龟裂。笔者认为，后期混凝土表面龟裂的主要原因。3防止裂缝的技术措施3.1设计措施1）重视地基的处理，大体积混凝土一般都是厚体实重的整浇式结构，地基对基础的影响十分明显。在设计主要应防止地基产生不均匀下沉，以及改善对基础的约束影响。当地基为软土层时，为防止地基产生不均匀下沉，通常采用砂垫层或其他加固办法。砂垫层不仅可以提高地基的承载能力，而且在施工时还可以设置盲沟排水，这对减少地下水或地表水的影响都有明显作用。砂垫层在施工前应通过试验，使其做到具有最佳含水量和最大密实度再进行回填。砂垫层还可以减少对混凝土基础的约束影响，因此在不均匀的软土地基中，如符合条件时，应优先考虑采用比较经济的砂垫层加固方案。2）合理分裂分块，不仅可以减轻约束作用，缩小约束范围；同时也可利用浇筑块的层面进行散热，降低混凝土内部的温度。合理的分缝分块，应能使结构起到调节温度变化的作用，确保混凝土有自由伸缩的余地，以达到释放温度应力的目的，接缝的处理必须满足防止渗漏水的要求。3）合理分布钢筋，钢筋与混凝土共同工作的基础是两者之间的粘结力。由于钢的弹性模量约为混凝土弹性模量的7-15倍，所以当混凝土内应力达到抗拉强度而开始裂缝时，此时钢筋的应力很小，想通过利用钢筋防止混凝土裂缝的出现，就达不到目的，但合理布置分布钢筋，可以起到减轻混凝土的收缩程度，限制裂缝的开展。4）混凝土设计标号不宜太高，在大体积混凝土的结构物中，力学强度和安全贮备，通常都很高，但过