分析桥梁工程混凝土裂缝成因及预防措施

摘　要： 随着经济的发展,大体积混凝土在现代建筑工程中的应用越来越广泛,与此同时,大体积混凝土温度裂缝控制研究也成为大体积混凝土施工过程中的热点和难点，对此我们将桥梁的高性能混凝土裂缝产生的原因进行了分析，阐述了预防裂缝的措施和应该采用哪些新的施工工艺，使桥梁高性能混凝土尽量不出现裂缝。
关键词：混凝土裂缝； 裂缝控制； 预防措施
裂缝是混凝土常见的病害之一，混凝土产生的裂缝原因比较复杂，主要原因还是由于混凝土内部应力和外部荷载作用以及温差、干缩等因素作用下形成的。高性能混凝土产生裂缝就会在一定程度上影响结构的耐久性能，因此在施工中应尽量控制。笔者经过对桥梁工程的实践，对桥梁高性能混凝土裂缝的出现及产生的原因进行分析，并提出预防措施。
　　一、桥梁高性能混凝土裂缝的成因
　　混凝土产生裂缝的原因比较复杂 ，从广义胡克定理出发求解大体积混凝土水化温度应力,并将大体积混凝土在硬化过程中的收缩变形和由于地基刚度有限性引起的应变换算为当量温差,在考虑了徐变影响后求得大体积混凝土综合温度应力的同时， 混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均质脆性材料，混凝土浇筑时应测试混凝土拌和物适合模温度和环境温度,待完成全部混凝土的浇筑后,在前48h内每2h测定一次混凝土结构温度,以后每6h测定一次,当混凝土结构中心温度与表面温度差产生混凝土结构表层与环境温度差相同时小于20℃时可停止测温，由于裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力，影响建筑物的外观、使用寿命，严重的将威胁到人民的生命、财产。
　　高性能混凝土配制过程中掺入掺合料及各种外加剂的特点,通过水化热试验,系统地研究了单掺和复掺粉煤灰、膨胀剂和减水剂后水泥水化放热特征,详细分析了单掺和复掺粉煤灰、膨胀剂和减水剂对水泥水化温升、水化放热曲线和水化放热速率的影响，裂缝是混凝土常见的病害之一，混凝土产生的裂缝原因比较复杂，高性能的混凝土产生裂缝就会在一定程度上影响结构的使用寿命，依靠混凝土的强度来控制拆模时间，这样很容易造成混凝土的温差从而造成建筑的裂缝，在建筑中，地基的承载率设计有偏差也会造成地基在载重方面的作用下承载力下降，使梁柱地基沉陷，裂缝发生在梁体的中部，两端沉陷就会出现裂缝，这种裂缝会造成桥梁的巨大损失，使桥梁坍塌，而高性能混凝土是一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土，高性能混凝土具有较高的体积稳定性，即混凝土在硬化早期应具有较低的水化热，硬化后期具有较小的收缩变形，根据国际上目前发表的文章和研究成果，可以认为HPC是在大幅度提高常规混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术，选用优质原材料，除水泥、水、集料外，必须掺加足够数量的活性细掺料和高效外加剂的一种新型高技术混凝土。
　　二、桥梁高性能混凝土裂缝的控制
　　高强混凝土必须是高性能混凝土，而高性能混凝土不一定非要强度高，如水工结构物，对强度要求并不高（C30左右），但对耐久性要求却很高，对此，我们将进行控制，首先我们要对原材料和施工的工艺进行控制，要选用水化热比较低的水凝，尽量满足混凝土的强度，其次，尽量减少单方混凝土的水泥用量，减少水的用量，尽量控制混凝土自身的收缩性，施工中尽量避免粗骨料下沉造成混凝土内部结构的改变，从而避免桥梁中部出现裂缝，同时在进行施工时还要掌握气候变化,特别在气温高,湿度低或风大的情况下需要采取覆盖措施减少水分蒸发，考虑徐变影响后求得大体积混凝土综合温度应力。最后,运用Matlab编写了温度场和应力求解程序。 在上述理论指导下,针对现代高性能混凝土配制过程中掺入掺合料及各种外加剂的特点,通过水化热试验,系统地研究了单掺和复掺粉煤灰和放热特征,详细单掺和复掺粉煤灰、膨胀剂和减水剂对水泥水化温升、水化放热曲线和水化放热速率的影响，通过多方面的考虑尽可能的减少桥梁出现裂缝。
　　在建筑中一旦出现裂缝应当需要处理裂缝数量较多时，先要在裂缝位置上贴医用白胶布，再用窄毛刷沾浆沿裂缝来回涂刷封缝，使裂缝封闭，大约10分钟后，揭去胶布条，露出小缝，粘贴注浆嘴用键包严，固化后周边可能有裂口，必须反复用浆补上，以避免注浆漏浆，其产生原因既有必然性也有偶然性,必然性是指其本身的一些特性,偶然性是指人为因素造成的一些特性,要针对不同的原因采取不同的措施,对症下药，在施工过程中,从原材料的选用到施工工艺技术的改进,层层把关就会避免混凝土结构产生裂缝,保证高性能混凝土结构的安全，一般来说，要求混凝土的收缩变形、徐变变形小，弹性模量高，温度膨胀系数尽量与钢筋一致，施工时，首先用钢丝刷子将混凝土表面打毛，清除表面附着物，用水冲洗干净后充分干燥，然后用树脂充填混凝土表面的气孔，再用修补材料涂覆表面，因此，混凝土工艺要根据工程所处的环境条件，使用耐久要达到100年以上来配制，用这种混凝土减少桥梁的裂缝。
　　三、桥梁高性能混凝土裂缝的预防措施
　　在施工中将矿物掺合料代替部分水泥用量掺入混凝土中可降低工程成本，粗细骨料的用量是影响混凝土质量的重要因素粗细骨料占混凝土体积的80%左右,所以要控制砂石用量，粗集料宜用表面粗糙,质地坚硬、级配良好、空隙率小、无碱性反应,有害物质及黏土含量不得超过规定要求，细骨料宜用颗粒较粗,空隙率小、含泥量较低的中砂，虽然高性能混凝土在成本上比普通混凝土要高一些，但由于减小了截面尺寸，减轻了结构自重，降低了钢筋用量，这对自重占荷载主要部分的混凝土结构具有特别重要的意义，在混凝土的配制强度应较在一般配制强度的基础上再提高10%～20%，使设计的桥梁在设计强度的要求、抗冻融循环的要求、抗通电量的指标、顺利的灌注、混凝土的内实都能达到外美、不出裂纹，通过降低水胶比、强化水泥石与集料的界面、改善水泥水化产物、降低孔隙比、提高密实度来实现高耐久、高强度、高性能。