重庆 401120
摘要：大体积混凝土主要指混凝土结构实体最小几何尺寸不小于1m，或预计会因混凝土中水泥水化引起的温度变化和收缩导致有害裂缝产生的混凝土。大体积混凝土出现裂缝在建筑行业是一个很普遍的现象，裂缝的产生一般要涉及到很多方面的因素。本文就对高铁桥梁工程的大体积混凝土裂缝成因进行分析，并且提出了加强对其控制的措施，以供参考借鉴。
关键词：高铁；桥梁；大体积混凝土；措施
前言：作为高铁桥梁工程大体积混凝土常见的病害注意，其裂缝的出现原因及控制措施在近期得到了有关方面的高度关注。经过本文的研究，将会更好地对其裂缝的成因进行掌控，从而有效通过合理化措施进行控制。
1 高铁桥梁工程大体积混凝土裂缝的一般形式
产生裂缝的原因复杂繁多，由于材料、施工、环境、养护等不同因素均可能产生走向、宽度、深度、程度各异的裂缝。常见以竖向裂缝居多，自承台向墩身发展，宽度和深度逐渐减小，长度不一，且墩身两侧多数对称存在；还有一些斜向、横向或无规则走向裂缝。以下是目前铁路桥梁墩台典型裂缝的图片（图中用线条表示裂缝的走向）。
2 高铁桥梁工程大体积混凝土裂缝的成因
2.1 混凝土的收缩
混凝土收缩是指混凝土在空气中硬结时体积减少的现象。混凝土内部水分的蒸发会引起混凝土的收缩。根据相关规定，混凝土中只有约20%的水分是水泥硬化所必须的，剩下的约80%的水分是要自然蒸发的。水分蒸发之后，混凝土的体积会有所收缩，在这种情况下如果再增加混凝土的湿度，它的体积又会膨胀到原来的体积，这种收缩交替对混凝土是极为不利的，严重影响了混凝土的质量。
2.2 水泥水化热
水泥的使用要完全依照规定进行，它直接关系到混凝土的质量，工作人员对水泥的特性不够了解，使很多混凝土最后出现裂缝。水泥在水化的过程中要释放出一定的热量，加之大体积混凝土断面较厚，这样就会使得水泥产生的热量聚集在混凝土的内部而不易散发，内部温度会越积越高，进而导致内外温差不断增加。 内外温度的差距会使混凝土的内部产生压应力，而混凝土的外部则产生拉应力，当混凝土表面的拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，混凝土的表面就会产生裂缝。
2.3 气温的影响
大体积混凝土在施工过程中对温度的要求要高，混凝土的浇筑温度要视当时工地的气温变化而变化，施工人员需要根据温度的变化适时调整施工条件，特别是在气温骤然下降的时候，混凝土的内外温差会加大，影响施工质量。但是很多施工单位经常忽视环境温度变化，不注重混凝土的后期养护工作，在冬季施工时，各项保温措施实施不当使得混凝土出现裂缝现象。
2.4 施工工艺质量低劣产生裂缝
在混凝土浇筑制作过程中，由于施工工艺违规操作、施工质量较低，造成裂缝产生。主要有以下几个方面：模板刚度不足，安装存在缺陷造成变形；混凝土塌落度不合理；混凝土浇筑工艺不符合规定不合理；混凝土过捣或欠振；混凝土没有连续浇注，间隔时间超过混凝土初凝时间，新旧混凝土界面处理不当，造成施工接缝。
2.5 混凝土养护不当产生裂缝
由于混凝土养护未按照有关技术规定，养护部到位也是造成裂缝产生的主要原因。主要有以下几个方面：拆模过早；拆模后措施不当造成混凝土受冻或表面急剧失水干燥，或未采取措施使混凝土表面温度和周围环境温度相差较大等。
2.6 缺少有效监督
为了尽量减少大体积混凝土中裂缝的产生，施工单位内部应该设立专门的监督管理部门，但是目前很多施工单位内部没有专门的监督人员，即使设有监督人员的岗位，也大多只是走走形式，很多监督人员对施工了解不足，不能及时发现问题，起不到有效的监督制约效果。而且现阶段的工程施工者大都是农民工，文化素养较低，自我约束能力较差，很容易导致施工质量问题，这就要求施工单位一定要加强监督管理，确保施工过程每一个环节的有序性、科学化、规范化。
2.7 其他原因
除了上述原因是造成混凝土产生裂缝的主要原因外，也可能由于地基变形、钢筋锈涨、外力荷载等因素造成。甚至可能由于数种原因同时作用而造成混凝土开裂。
3 加强对高铁桥梁工程大体积混凝土裂缝的控制措施
3.1 配制大体积混凝土用材料
原材料选用：①水泥优先选用质量稳定有利于改善混凝土抗裂性能，C3A含量较低、C2S含量相对较高的水泥。②细骨料宜使用级配良好的中砂，其细度模数宜大于2.3。③采用非泵送施工时粗骨料的粒径可适当增大。④应选用缓凝剂的高效减水剂。
3.2 大体积混凝土配合比
①大体积混凝土配合比的设计除符合设计强度等级、耐久性、体积稳定性等要求外，尚应符合大体积混凝土施工工艺特性要求，并应符合合理使用材料、降低混凝土绝热温升值的原则。②混凝土拌和物在浇筑工作面的坍落度不宜大于160mm。③拌和水用量不宜大于170kg/m³。④粉煤灰掺量应适当增加，但不宜超过水泥用量的40%；矿渣粉的掺量不宜超过水泥用量的50%，两种掺和料的总量不宜大于混凝土中水泥重量的50%。⑤水胶比不宜大于0.55。
3.3 大体积混凝土浇筑
①混凝土入模温度（振捣后50-100mm深处的温度）不宜高于28℃。混凝土浇筑体在入模温度基础上的温升值不大于45℃。②大体积混凝土工程的施工宜采用分层连续浇筑施工或推移式连续浇筑施工。应依据设计尺寸进行均匀分段、分层浇筑。③当采用泵送混凝土时，混凝土浇筑层厚度不宜大于500mm；当采用非泵送混凝土时，混凝土浇筑层厚度不宜大于300mm。④大体积混凝土施工采取分层间歇浇筑混凝土时，水平施工缝设置除应符合设计要求外，尚应根据混凝土浇筑过程中温度裂缝控制的要求、混凝土的供应能力、钢筋工程的施工、预埋管件安装等因素确定。⑤大体积混凝土在浇筑过程中，应采取措施防止受力钢筋、定位筋、预埋件等移位和变形。⑥大体积混凝土浇筑面应及时进行二次抹压处理。
3.4 养护工作
大体积混凝土在每次混凝土浇筑完毕后，除按普通混凝土进行常规养护外，还应及时按温控技术措施的要求进行保温养护：①保湿养护的持续时间，不得少于28d。保温覆盖层的拆除应分层逐步进行，当混凝土的表层温度与环境最大温差小于20℃时，可全部拆除。②保湿养护过程中，应经常检查塑料薄膜或养护剂涂层的完整情况，保持混凝土表面湿润。③在大体积混凝土保温养护中，应对混凝土浇筑体的芯部与表层温差和降温速率进行检测，当实测结果不满足温控指标的要求时，应及时调整保温养护措施。④大体积混凝土拆模后应采取预寒流袭击、突然降温和剧烈干燥等养护措施。
3.5 温控措施
3.5.1 温度预测分析
根据现场混凝土配合比和施工中的气温气候情况及各种养护方案，采用计算机仿真技术对混凝土施工期温度场及温差进行计算机模拟动态预测，提供结构沿厚度方向的温度分布及随混凝土龄期变化情况，制定混凝土在施工期内不产生温度裂缝的温控标准及进行保温养护优化选择。
3.5.2 大体积混凝土施工现场温控监测
①大体积混凝土浇筑体内监测点的布置，应以能真实反映出混凝土浇筑体内最高温升、芯部与表层温差、降温速率及环境温度为原则。②监测点的布置范围以所选混凝土浇筑体平面图对称轴线的半条轴线为测试区，在测试区内监测点的布置应考虑其代表性按平面分层布置；在基础平面对称轴线上，监测点不宜少于4处，布置应充分考虑结构的几何尺寸。③沿混凝土浇筑体厚度方向，应布置外表、底面和中心温度测点，其余测点布设间距不宜大于60mm。④大体积混凝土浇筑体芯部与表层温差、降温速率、环境温度及应变测量，在混凝土浇筑后，每昼夜应不少于4次；入模温度的测量，每工班不少于2次。⑤混凝土浇筑体的表层温度，宜以混凝土表面以内50mm处的温度为准。⑥测量混凝土温度时，测温计不应受外界气温的影响，并应在测温孔内至少留置3min。根据工地条件，可采用热电偶、热敏电阻等预埋式温度计检测混凝土的温度。⑦测温过程中宜及时描绘出各点的温度变化曲线和断面的温度分布曲线。
3.6 大体积混凝土的裂缝检查与处理
对于混凝土裂缝，应以预防为主，为此需要精心设计、施工，但是由于目前采用的防止裂缝的安全系数较小，而实际情况有复杂多变，所以实际工程中还是难免出现一些裂缝。大体积混凝土的裂缝分为三种：表面裂缝、深层裂缝、贯穿裂缝。对于表面裂缝因为其对结构应力、耐久性和安全基本没有影响，一般不作处理。对深层裂缝和贯穿裂缝可以采取凿除裂缝，可以用风镐、风钻或人工将裂缝凿除，至看不见裂缝为止，凿槽断面为梯形再在上面浇筑混凝土。限裂钢筋，在处理较深的裂缝时，一般是在混凝土已充分冷却后，在裂缝上铺设1～2层的钢筋后再继续浇筑新混凝土。对比较严重的裂缝可以采取水泥灌浆和化学灌浆。化学灌浆材料一般使用环氧-糠醛丙酮系等浆材。
结束语：
综上所述，高铁桥梁工程中大体积混凝土裂缝的控制，需要整个施工过程中形成一个有效的监督制约机制，伴随各种新材料、新工艺的出现，相关部门应该加强对施工人员的培训，同时对施工的方案设计、材料购进、施工工艺、后期养护等各个环节进行严格控制，尽量完全避免危害桥梁结构的裂缝的产生。
参考文献：
[1]《铁路混凝土工程施工技术指南》（铁建设[2010]241号）.
[2]《铁路混凝土工程施工质量验收标准》（TBJ1155-2011）.
[3]《高速铁路桥涵工程施工技术指南》（铁建设[2010]241号）.
[4]《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TBJ1148-2011）.
作者简介：陈 伟，身份证号：2301831989****0815
论文作者:陈伟
论文发表刊物:《基层建设》2017年4期
论文发表时间:2017/5/17
标签：混凝土论文; 裂缝论文; 体积论文; 温度论文; 水泥论文; 措施论文; 温差论文; 《基层建设》2017年4期论文;