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摘要：橋梁工程作為我國較為重要的基礎建設工程之一，由于跨度較大，結構強度質量要求高，所以在實際作業中對大體積混凝土質量的要求相對較高。但大體積混凝土施工作業中，經常會因為環境因素的限制出現裂縫問題，不利于保障工程結構的穩定性。為此，就要做好提前分析和預防，加大大體積混凝土裂縫防治力度，從而保證橋梁工程的質量。
關鍵詞：橋梁工程；大體積；混凝土；裂縫
引言
隨著城市建設的不斷加快，物流的不斷發展，普通的地面空間已經無法滿足物流運輸的需要，城市中的高架橋梁快速物流通道應運而生，致力于改善人們生活，提高出行便利性，為城市現代化建設奠定基礎。不過在橋梁工程建設中，由于高架橋本身的一些特點，許多高架橋需要應用大體積混凝土技術，但是大體積混凝土容易出現裂縫問題，這與施工人員技術水平有直接關系。因此在實際作業中，就需做到規范管理，引進先進技術，降低大體積混凝土裂縫出現的概率，保證橋梁工程的質量。
1工程概況
海滄貨運通道（疏港通道－海翔大道段）工程主線高架橋長3．35km，橋梁結構為鉆孔灌注樁基礎、鋼筋混凝土橋墩臺、預應力鋼筋混凝土連續箱梁，橋標準寬26m、最寬38．66m，梁高2．2m。本文結合該項目橋梁工程施工實踐經驗，對橋梁工程大體積混凝土裂縫問題的成因與防治措施予以詳細分析及探討。
2橋梁工程大體積混凝土裂縫問題的成因
混凝土是橋梁工程的主要材料，作為一種復合型材料，內部原材料的性能多少會對混凝土性能產生影響，這就導致在施工過程中，大體積混凝土施工質量的把控難度增加，管控不當極易出現裂縫問題。根據以往實際案例及現有資料數據分析，將大體積混凝土裂縫成因概括為以下幾種。
2．1水熱化反應影響
水熱化反應是水泥和水攪拌中產生的一種化學反應，會加劇內部反應，提升混凝土溫度。水泥水熱化反應的產生會增加混凝土的內部溫度，進而產生溫度應力和溫度變形問題，這樣在大體積混凝土澆筑中，會因為應力和溫度變化產生裂縫問題。溫度應力與溫差之間呈正比關系，溫差越大，應力變化越明顯，帶來的裂縫問題也將越嚴重。另外，在大體積混凝土施工中，澆筑混凝土的厚度越大，水泥使用量越多，如果不能有效控制水泥和水的比例，水熱化反應將得不到控制，這樣產生的溫度應力和溫差變化也會增加，裂縫會越來越嚴重。
2．2收縮問題
混凝土在散熱和固化過程中會存在較為明顯的收縮情況，而大體積混凝土的這一情況會更加明顯。當混凝土收縮受到外界約束力影響后，會產生相應的收縮應力，破壞混凝土自身的抗拉強度，兩者相互牽制，最終產生裂縫問題。大體積混凝土施工中，因水泥與水的應用量較大，混凝土存在的收縮情況也會更加明顯，裂縫出現頻率增大。為控制收縮裂縫問題，應對水泥和水的用量加以控制，并利用其他材料替換水泥，以抑制收縮現象。
2．3溫濕度變化
大體積混凝土在施工過程中，會受到大氣環境的影響，而出現溫濕度裂縫問題。這是因為在大體積混凝土施工過程中，大氣溫度和濕度的變化會使得混凝土澆筑前后溫度及內部水分含量變化，如果外界溫度較低，澆筑后大體積混凝土表面會存在快速降溫的情況，與內部混凝土形成較大溫差，內外拉應力發生變化，產生裂縫。如果外界濕度較大，大體積混凝土澆筑中，混凝土的含水率會發生變化，內部水分增加，會加劇水熱化反應，破壞結構性能，進而導致裂縫問題。由此可知，大體積混凝土施工中裂縫問題的產生與溫濕度變化有著較為密切的聯系。為防止溫濕度裂縫的生成，合理規劃混凝土約束條件，實現溫濕度的調整和把控是非常必要的。
2．4養護工作不到位
橋梁工程混凝土澆筑完成需要做好養護工作，如果養護未到位，特別是內箱和外箱養護不一致將導致箱梁內部和外部的濕度相對不同，箱梁外部的水分在日照及風吹等環境下水分散發比較快，混凝土收縮形態發展也快，而混凝土內部處于相對密閉的環境，水分散發比較慢，混凝土收縮形態發展也慢，從而產生了應力差、導致裂縫的出現。所以為防止橋梁工程大體積混凝土裂縫的生產，混凝土的養護工作也是非常關鍵。綜合以上所述的大體積混凝土裂縫成因分析，總結主要原因是由于混凝土的內部和外部溫度差及溫度引起變形造成的。因此，防止混凝土裂縫生成的關鍵措施就是控制混凝土內部和外部的溫度差。此外混凝土裂縫還受內部和外部相關約束條件、外界環境氣溫變化及混凝土自身收縮變形的影響。
3大體積混凝土裂縫問題控制
3．1水泥品種及用量把控
大體積混凝土施工中，水泥水熱化反應會帶來較大熱量，形成較大溫差和應力變化，最后生成裂縫。所以在大體積混凝土施工中，要注重水泥品種的科學選擇，有效控制發熱量，降低水熱化反應速率。在研究水泥材料時發現，水泥內部礦物質成分決定其放熱情況與速度。如氯酸三鈣能夠快速產生熱量，且溫度較高，而硅酸三鈣、硅酸二鈣和鐵鋁酸四鈣產生熱量的速度相對較慢。另外，水泥細度也將決定發熱速度。所以在水泥品種選擇上，要做到科學比對，減少發熱。目前常用的水泥品種以礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰水泥為主，發熱速率低，不容易出現水熱化反應，而水泥用量則需結合實際需求科學計算和調配。
3．2外加劑的使用
為提高大體積混凝土質量，在材料配置上通常會通過外加劑的適量添加，以優化混凝土的性能，增大密實度，減少水泥用量，控制收縮值。常用的外加劑以粉煤灰為主，摻入量要根據實際情況加以確定。
3．3骨料控制
大體積混凝土施工中骨料多是以粗粒徑骨料為主，目的是控制混凝土結構的孔隙率，縮小表面積，減少在散熱過程中產生收縮裂縫。
3．4施工方面控制
（1）大體積混凝土澆筑過程可采取分塊分層次的方式，降低澆筑速度、減小澆筑層厚度，有效使澆筑層面過程中散熱，進行施工工序合理安排，避免溫差過大情況。（2）施工現場需對混凝土的水膠比及坍落度進行嚴格控制，并確保振搗質量，不應在雨水天氣澆筑混凝土，提高混凝土的澆筑質量。（3）根據施工季節不同，施工現場采取的溫控措施也應不同。在夏季施工時，盡可能安排在早、晚或夜間等溫度較低的時間段澆筑。同時可根據澆筑溫度要求，可采取混凝土加冰進行拌和、冷卻骨料，布置降溫管通冷水進行冷卻等措施。在冬季施工時，應盡可能避開最低溫度時段施工，可采取蓄熱法或暖棚法等澆筑措施。（4）施工過程中需注意混凝土的保溫保濕要求，為減小內外溫差可采取蓄水法或覆蓋法。夏季時可蓄水進行養護，由于夏季溫度較高，蓄水養護時間要長，不然混凝土突然脫離蓄水養護狀態，加上外界環境高溫，很容易導致混凝土產生更多的裂縫；冬季時則需注重混凝土保溫養護工作，一般可采用保溫模板，或利用其他隔熱材料保持溫度。
4裂縫的檢查與處理
大體積混凝土裂縫問題主要以表面、深層和貫穿裂縫這三種為主。橋梁出現裂縫時，應對裂縫寬度、深度進行確認，可采用取芯方法、結合尺子及裂縫寬度檢測儀器進行確認分類?！豆饭こ藤|量檢驗評定標準》中規定，裂縫≤0．15mm時可不作處理，為確保橋梁的使用壽命及砼的耐久性，對橋梁所出現縫寬≤0．15mm裂縫可采用封閉膠封閉處理。
4．1封閉膠修補流程（圖1）
圖1（1）利用酒精燈有機溶劑對封閉空間內的裂縫實施清潔處理，以達到增強混凝土干燥性的效果。（2）拌合好的封閉膠直接涂抹在表面裂縫位置，涂抹要均勻，以達到封閉表面裂縫的效果。（3）封縫膠在涂抹過程中，注重寬度和厚度的合理性，過薄或過厚均會對處理效果產生影響。通常情況下，寬度控制在2cm～3cm，厚度控制在2mm。
4．2對縫寬＞0．15mm裂縫，采取畢可法灌漿封閉處理
（1）畢可法灌漿封閉施工流程（圖2）（2）畢可法處理所需材料：該方法使用中，需要配備灌漿材料，檢查材料的粘結性、滲透性和柔韌性，其中粘結性要在最低標準內，以保證材料使用中不存在較大的收縮現象，確?；炷恋姆€定性和強度。灌漿材料安全性能指標如表1所示。（3）具體應用一是利用鋼絲刷及小型機械吸塵器進行裂縫清理，將其中的雜質、灰塵清除干凈。同時沿裂縫兩側約5cm范圍的混凝土表面也要清理清除。二是結合裂縫寬度和深度，確定灌膠底座間距與位置，做好灌膠嘴的安裝。之后按照縫窄宜密、縫寬可稀的方式加以處理，并在每個裂縫處預留至少有一個進漿孔和排氣孔。三是按照標注位置將灌膠底座安裝在裂縫表面位置上，利用封縫膠完成封堵。裂縫封堵完成并養護12h后，每條裂縫都要進行試漏實驗，可采取將肥皂水涂抹在封閉裂縫上的方式進行，之后封堵注漿嘴，留一個嘴進行壓氣，如封閉裂縫處出現冒泡等現象則說明裂縫封閉不嚴、需重新進行封堵，如未出現則符合要求、可進行下一道工序。四是在灌封膠混合均勻且質量合格后，注入到專用的注射器或泵壓器內，之后將注膠嘴與設備連接起來，利用注膠嘴在加壓狀態下完成灌注，直到灌注高度達到限高位置后停止。灌漿作業操作前應注意檢查注射器或泵壓器等器具質量，確認能正常使用后方可進行。五是對于裂縫寬度較大區域，要先注入灌封膠，這時注入的灌封膠粘度要低，之后再灌注粘度較高的材料，直到限高位置停止。灌注時應遵循自上而下，從一端到另一端的順序要求。六是灌縫完成后開展養護工作，養護時間以一晝夜為準，直到材料膠固化。如果外界溫度過低，養護時間可適當延長，結束后將周邊圍繞的殘渣清除干凈，保證表面的美觀性。
4．3施工作業注意事項
（1）進行灌膠作業前需要處理裂縫，清理干凈裂縫表面的灰塵、浮渣及松散層等污物，將裂縫兩側20mm～30mm范圍內用有機溶劑擦洗干凈、并保持干燥。（2）灌膠機具、器具及管子在灌漿前需進行檢查、檢查合格后方可進行使用。（3）灌膠作業前所有參與作業的人員均需進行全面技術培訓或交底，確保所有操作人員清楚知道各自操作工序的技術標準、施工工藝和質量要求。（4）針對發現的裂縫需先進行裂縫情況數據收集、裂縫分析后再確認裂縫處理方案，處理過程及處理后需對全過程各相關情況及數據進行收集匯總、建立有關臺賬。
4．4實驗檢測及驗證
（1）箱梁裂縫經注漿處理后，重新對裂縫區域進行超聲波檢測，以驗證注漿后裂縫部位混凝土的密實性是否滿足設計要求。（2）通過橋梁的動、靜載加載試驗，采用裂縫測寬儀檢測箱梁裂縫有無發展現象。
5結語
橋梁工程中大體積混凝土裂縫問題的出現較為頻繁，對工程質量和安全帶來了較大影響，如影響橋梁的安全性、影響其使用功能的發揮，也縮短了橋梁的使用壽命。對此，橋梁工程各參加單位及參與人員就應加大裂縫防治力度，制定科學的解決措施，做好裂縫的檢查與處理，最大程度地減弱裂縫影響，以此優化工程質量，保證橋梁的正常使用功能。鑒于后期很難修復橋梁工程發生裂縫產生的質量影響，所以關鍵在于施工事前控制，大體積混凝土施工時應進行專項施工方案編制、并經各單位審批通過后方可實施，實施過程嚴格按方案要求進行控制、確保各項管理措施落實到位，以保證橋梁工程大體積混凝土施工的質量。
作者：王曉 單位：中鐵二十二局集團第三工程有限公司