公路工程大体积混凝土裂缝成因与防治技术谢云森--中国期刊网

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公路工程大体积混凝土裂缝成因与防治技术谢云森

发表时间：2020/5/6 来源：《基层建设》2020年第2期作者：谢云森

[导读] 摘要：大体积混凝土是公路工程施工过程中很重要的环节。

        中铁十一局第二工程有限公司湖北十堰 442000
        摘要：大体积混凝土是公路工程施工过程中很重要的环节。但是在实际施工中，造成大体积混凝土裂缝的因素非常多，机理也非常复杂，包括材料质量不达标、养护工作不到位、施工流程不严谨等，这些都会在一定程度上影响裂缝产生。特别是对于规格大、深度大的裂缝，不仅会影响工程表面的美观性，还会影响工程使用安全，所以必须要全面做好大体积混凝土裂缝的防治工作。
        关键词：公路工程；大体积混凝土裂缝成因；防治技术
        引言
        随着经济发展，施工技术不断进步，为满足现实生活中建筑物对结构承载力、体积稳定性、耐久性能等需求，混凝土构筑物体量越来越大，尤其是公路工程及水运工程。GB50496—2009《大体积混凝土施工规范》定义：“混凝土结构物实体最小尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土”。裂缝是目前工程建设中极为普遍的问题，特别是贯穿裂缝，不仅影响结构的耐久性和承载力，而且会危害到建筑物的安全。
        1公路工程大体积混凝土裂缝成因
        1.1水泥水化热反应
        混凝土在凝结过程中，以水泥为主的组成物与约20%的拌和水会发生水化热反应，其中铝酸三钙（3CaO•Al2O3）和硅酸三钙（3CaO•SiO3）为组成物中的主要水化放热化合物，化学能转化为大量热能，形成粘结砂石材料的可塑性浆体，最后凝结硬化成为石状体。在一定的环境温度下，断面厚、表面系数和导热效率较低，使得大体积混凝土结构水化放热速度显著高于自发散热速度，并形成由芯部至表面的温度梯度，大温差将产生较大的温度应力，该应力受外部及外层混凝土约束。在温升阶段，表现为浇筑体芯部受压，表面受拉，当温度拉应力超过混凝土极限拉应力时，将在局部形成裂缝。
        1.2温差原因
        在进行施工过程中，在利用高强度大体积混凝土材料对建筑物进行浇筑的过程中，由于水泥的特性就会散发出大量的热量，这就会导致混凝土内部的温度就会大幅度的上升，同时，也会大大降低其导热系数。并且，大体积混凝土材料自身的体积非常大，而且结构也是非常的厚，这样就会导致混凝土内部的热量不容易散发出去，大体积混凝土材料内部的温度就会大大的增加；另一方面，混凝土的另一方面会与空气产生了进行全面的接触，混凝土材料的表面温度就会散发的很快，这就导致了表面的温度较低，与混凝土内部的气温形成了鲜明的对比，由于是两个温度的极端，这就非常容易的出现温度应力以及温度变形，在大体积混凝土的浇筑过程中，由于受到周围环境的影响，如果浇筑的温度不能正确把握的话，那么就会进一步的加大混凝土内部与外部的温度差，这就导致了混凝土由于温度的原因而产生的裂缝，这非常不利于混凝土结构的稳定。
        2公路工程大体积混凝土裂缝防治技术
        2.1原材料控制
        （1）在结构设计过程中，对混凝土材料用量比较大的结构构件混凝土强度等级进行控制。（2）在选择混凝土的配料过程中，需要始终遵循经济合理的原则，选择的混凝土配料能够有效降低混凝土的温度，防止水泥发生快速热化，选择的骨料（砂、石）应该是颗粒级配良好，在进行拌制之前无杂物，能够有效确保黏结性。（3）在选择好适合的水泥、外加剂和掺和料之后，需要做好混凝土的配比，首先使用原材料进行配比试验，当达到需要的标准之后，再将配比的比例应用到实际的施工中，这样能够有效满足设计和施工要求，混凝土通过二次振捣，能够提高混凝土与钢筋的黏结力，而且更具整体性，能够减少不必要的内部裂缝，也能够保证混凝土的强度和耐久性。（4）对钢筋的布置需要按照结构设计要求，在梁柱节点和交叉不稳定位置采取特殊布置的方法，容易开裂的部位需要布置控制温度和收缩裂缝的构造钢筋，做好对浇筑体模板的及时清理，能够避免不规则裂缝的产生。（5）适当加入掺和料，在混凝土的配比过程中，需要选用性能较高的掺和料，这样能够提高水泥自身的结构状态，也能够提高混凝土的强度和抗变形能力，为了能够进一步提高混凝土的质量，需要选择合适的搅拌机，制定合理的交班规则，所有的搅拌程序都按照一定的标准和要求实施，这样才能够保证混凝土的质量。
        2.2设置施工缝
        混凝土之所以后续会产生裂缝情况，大部分原因都是因为热胀冷缩造成的应力裂缝。为了减少涨缩对混凝土的影响，可以提前设置施工缝，加强施工缝养护工作，这样可以在一定程度上减少涨缩造成的裂缝问题。同时大体积混凝土浇筑施工还需要达到防水标准，施工缝处设置止水带，采用镀锌管焊接，止水带设置要严格按照设计标准进行，确保焊接的牢固性，不得出现漏焊、焊穿等问题，这样焊缝位置不会通过明水。混凝土浇筑前，要对表面进行清理，清除表面毛刺，在浇筑界面涂抹一层处理剂，从而提高混凝土的粘结性、防水性。采用分层建筑方案，第一层混凝土初凝之后再建筑第二层混凝土。后浇带需要两侧混凝土施工完成42d后进行，保证养护时间在4周以上。
        2.3降低水泥水热化
        大体积混凝土材料是由多种材料混合而成，其中水泥就是非常重要的一部分。在进行大体积混凝土材料配制的过程中，为了有效的降低水泥水热化，通常都会采用矿渣硅酸盐水来与水泥配制。但是，大体积混凝土材料混制比例有着严格的要求，在对混合材料进行混制的过程中，一般都是采用“三掺”施工技术，这样可以最大程度的减少浇筑大体积混凝土材料水泥使用量以及用水量。如果，在进行施工的过程中，施工条件允许的话，还可以加入一些大的石块。因为，在大体积混凝土材料中加入石块可以有减少对混凝土的使用。
        2.4温度控制
        在控制入模温度方面，应根据施工期间外界环境的温度、湿度来确定相应的温控措施，如低温天气下，原材料应保温、防雨雪，拌和用水可提前利用锅炉加热再进行供应，泵管采用橡塑海绵等保温材料包裹；高温天气下，应搭设遮阳棚遮盖防晒，骨料堆应适当喷水降温，拌和水可适当掺加冰块，同时还应考虑泵送管道的沿程降温，如在泵送管道外包缠土工布或麻袋等保水材料并持续洒水保湿等。单位水加冰量参考公式（1）计算。

        式中：X———每吨水需加冰量（kg）；
        Tw0———加冰前水的温度（℃）；
        Tw———加冰后水的温度（℃）。
        在浇筑施工方面，宜选取环境温度较为稳定的夜间施工，水平均匀分层连续浇筑，并严格控制分层厚度，配合振捣密实，加速早期过量水化热能向外界的均匀传导。在高温天气下还应对模板进行遮阳及喷水雾降温处理。若采用预埋冷却水管调控新浇大体积混凝土的内部温度，应根据温升情况调整冷却水流量，快速带走热量，削弱温度峰值，并控制混凝土芯部与表面温差。冷却水与周圈混凝土温差也应控制在一定范围内，防止局部冷击导致裂缝。在降温阶段，逐步降低冷却水进水流量直至关闭，使大体积混凝土内部缓慢匀速降温。
        综上所述，随着公路工程数量不断增加，为了能够确保大体积混凝土施工质量，加强混凝土裂缝防治工作十分重要。大体积混凝土裂缝种类不同、成因不同，需要采取针对性的防护措施。此外，还需要积极加强新材料、新工艺的研究与应用，做好同行业调查工作，这样才能够有效降低大体积混凝土产生裂缝的。
        参考文献：
        [1]邵建国.大体积混凝土施工技术分析和裂缝预防措施[J].安徽建筑，2015（3）：69-70.
        [2]蒋尔昌.大体积混凝土浇筑施工产生裂缝预防措施[J].中国新技术新产品，287（1）：134-135.
        [3]李翔.大体积混凝土浇筑施工产生裂缝预防措施[J].江西建材，2014（3）：684-686.