桥梁工程中大体积混凝土的裂缝控制

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1、桥梁工程中大体积混凝土的裂缝控制　　(中铁六局集团呼和浩特铁路建设有限公司，内蒙古呼和浩特010000) 　　摘要：本文就桥梁工程中大体积混凝土施工过程中形成裂缝的原因进行了分析，并提出了防止大体积混凝土开裂的主要技术措施。 　　关键词：桥梁工程；大体积混凝土；裂缝控制 　　中图分类号：U445.47+1文献标识码：A文章编号：1007—6921(XX)07—0109—02 　　随着桥梁技术的不断进步，大体积混凝土在桥梁结构中应用的越来越多。目前，对于大体积混凝土内温度应力与裂缝控制多蒋中在水利工程中的大坝、高层建筑的深基础底板，而对于桥梁中大体积混凝土裂缝的研究并未得到足够

2、的重视。 　　大体积混凝土结构构件截面面积大，裂缝一般在混凝土浇注短期内形成，此时设计荷载尚未作用于结构上，因此由外荷载引起裂缝的可能性很小，主要由于水化热所产生的温度应力和混凝土的收缩应力共同作用所至。在混凝土浇筑初期水泥水化过程中释放出大量水化热，由于混凝土是热的不良导体，内部热量不易及时散发，形成热能积聚；而混凝土表面热量则能很快散发到大气中，温度上升较小，于是产生内外温差，使混凝土内部产生压应力，而面层产生拉应力，此时混凝土由于龄期短，抗拉强度较低，当拉应力超过混凝土此时的抗拉强度时，混凝土表面就会开裂，出现温度裂缝。如何控制混凝土内外温差，避免温度裂缝的发生与扩展，对提高

3、大体积混凝土的整体性、抗渗性和耐久性至关重要。本文对此进行了分析，提出裂缝出现的原因及控制的主要措施。 1大体积混凝土裂缝产生的主要原因 　　大体积混凝土结构裂缝的发生是由多种因素引起的，各类裂缝产生的主要影响因素如下： 1.1水泥水化热的影响 　　水泥水化过程中放出大量的热，且主要集中在浇筑后的7d左右，一般每克水泥可以放出500J左右的热量，如果以水泥用量350kg/m3～550kg/m3来计算，每立方米混凝土将释放出17500KJ～27500KJ的热量，从而使混凝土内部温度升高(可达70℃左右，甚至更高)。尤其对大体积混凝土来讲，这种现象更加严重。因为混凝土内部

4、和表面的散热条件不同，故混凝土中心温度很高，就会形成温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝。 1.2混凝土的收缩 　　混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收缩。混凝土在不受外力的情况下的这种自发变形，受到外部约束时(支撑条件、钢筋等)，将在混凝土中产生拉应力，使得混凝土开裂。引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩等三种。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化，后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。 1.3外界气温湿度变化的影响 　　大体积混凝土结构在施工期间，

5、外界气温的变化对防止大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温度和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也就会愈高；如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温差梯度。如果外界温度的下降过快，会造成很大的温度应力，极其容易引发混凝土的开裂。另外外界的湿度对混凝土的裂缝也有很大的影响，外界的湿度降低会加速混凝土的干缩，也会导致混凝土裂缝的产生。 1.4其他因素的影响 　　结构物基础的不均匀沉降也会产生裂缝，这种裂缝会随着基础沉降而不断的增大，待地基下沉稳定后，将不会变化。

6、　　超荷载使用或未达到设计过早加荷载导致结构出现裂缝，这种裂缝称之为荷载裂缝。 　　混凝土配合比不良会造成混凝土塑性沉降裂缝，一般是混凝土配合比中，粗骨料级配不连续、数量不够，砂率及水灰比不当所造成的裂缝。 2大体积混凝土裂缝的控制措施 2.1裂缝控制的原材料要求 2.1.1水泥的品种及用量选择。 　　理论研究表明大体积混凝土产生裂缝的主要原因就是水泥水化过程中释放了大量的热量。于是，对于桥梁中的大体积混凝土应该选择低热或者中热的水泥品种。而水泥释放温度的大小及速度取决于水泥内矿物成分的不同。水泥矿物中发热速率最快和发热量最大的是铝酸三钙(C3A)，其他成分依次为硅酸三钙(C

7、3S)、硅酸二钙(C2S)和铁铝酸四钙(C4AF)。另外，水泥越细发热速率越快，但是不影响最终发热量。因此，在大体积混凝土施工中应尽量使用矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥，充分利用混凝土的后期强度，以减少水泥的用量。因为大体积混凝土施工期限长，不可能28d向混凝土施加设计荷载，因此将试验混凝土标准强度的龄期向后推迟至56d是合理的。正是基于这一点，国内外很多专家均提出类似的建议。这样充分利用后期强度则可以每方混凝土减少水泥40Kg～70Kg左右，混凝土内部的温度