晋中市龙湖立交桥梁体预制混凝土施工中裂缝的防治

　　[摘要]:通过分析可知，梁体混凝土的材料型裂缝主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的，所以在施工过程中要精心选择原材料，并在施工中采用合理的方法，有效的防止裂缝的发生。
　　[关键词]：梁体预制，混凝土，裂缝，防治
　　
　　前言
　　晋中市龙湖立交桥梁体混凝土结构物它的主要特点是体积大，其表面系数较小，水泥水化热释放较集中，内部升温较快。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。梁体混凝土的施工技术要求较高，特别在施工中要防止混凝土因水泥水化热引起的温度差产生温度应力裂缝。因此需要从材料选择、技术措施等有关环节做好充分的准备工作。本文通过介绍晋中市龙湖街上跨铁路编组站主桥及其东引桥预制梁体混凝土的施工方法，着重探讨了防止其裂缝的施工措施。
　　一、工程概况
　　龙湖街上跨铁路编组站主桥及其东引桥、东引道、龙湖街主线道路、辅道等。其中：
　　龙湖街上跨铁路编组站主桥共10跨，为装配式预应力混凝土简支T型梁桥，最大跨径45米，最小跨径35米，桥梁总宽25米，全桥长度为385.12米。该工程在铁路编组站内施工，与铁路各相关部门的配合较为复杂，主要涉及太原工务段库房的拆迁，既有铁路线的施工防护，接触网、电力线路、通信线路及信号等的迁改、加固等。
　　东引桥共22跨，为装配式部分预应力混凝土连续箱梁桥，桥梁总宽25米，分两幅，左幅上部采用20×25.5米先简支后连续小箱梁＋7.22米简支梁＋转向跨，右幅上部采用20×25.5米先简支后连续小箱梁＋转向跨。下部结构中桥墩采用柱式墩，桥台采用柱式台，基础均为钻孔灌注桩基础。全桥长度为533.12米。
　　二、产生裂缝的主要原因
　　1.水泥水化热
　　水泥在水化过程中要释放出一定的热量，而梁体混凝土结构断面较厚，表面系数相对较小，所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去，以至于越积越高，使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热，与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热，实际上内部的最高温度，多数发生在浇筑后的最初3～5天。
　　2.外界气温变化
　　预制梁体混凝土在施工阶段，它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降，会大大增加内外层混凝土温差。应采取温度控制措施，防止混凝土内外温差引起的温度应力。
　　3.混凝土的收缩
　　混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化，这对混凝土是很不利的。
　　三、浇筑前的准备工作
　　为了很好的防止梁体混凝土产生裂缝，我项目部在施工前，专门召开了梁体砼施工专题会议，详细阐述了影响混凝土收缩，主要是水泥品种、外加剂和掺合料的选择、混凝土配合比设计、以及施工工艺(特别是养护措施)等需注意的事项。
　　1.材料选择
　　本工程采用商品混凝土浇筑。对主要材料要求如下：
　　(1)水泥：由于普通水泥水化热较高，应选用水化热低、凝结时间长的水泥，优先选用大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥。但由于本工程地处市区，只能采用商品混凝土，因各拌和站均使用智海水泥，所以只能使用智海水泥厂生产的“智海”牌P.O42.5散装水泥，通过掺加矿渣以改善混凝土的性能。
　　(2)粗骨料：应选用粒径较大、级配良好的石子配制混凝土，和易性较好，抗压强度较高，同时可以减少用水量及水泥用量，从而使水泥水化热减少，降低混凝土温升。本工程采用镇城石料厂生产的碎石，粒径5～10和10～25毫米组成的级配碎石，含泥量0.2%，各项实验指标都达到规范和设计要求。
　　(3)细骨料：对于梁体混凝土，最好采用粗砂，因为其孔隙率小，总表面积小，这样混凝土的用水量和水泥用量就可以减少，水化热就低，裂缝就减少，另一方面，要控制砂的含泥量，含泥量越大，收缩变形就越大，裂缝就越严重，因此细骨料尽量用干净的粗砂。本工程采用豆罗水洗砂，含泥量为2.3%，远小于规范要求的3%。
　　(4)外加剂UNF-5：可降低水化热峰值，对混凝土收缩有补偿功能，且可提高混凝土的抗裂性。
　　（5）矿渣：本工程设计文件要求掺加粉煤灰必须采用I级，但当地适宜的料源较少，故本工程采用长钢集团瑞昌水泥有限公司的粉煤灰，掺量为12.5%。由于其改善了混凝土结构中“水泥水化产物（或二次水化产物）之间的空隙”的薄弱环节（或部位），混凝土的各种性能（拌合物性能、力学性能和长期耐久性能等）自然能够得以改善。掺加磨细的矿渣粉，可大幅降低水泥用量，同时可推迟水化热热峰的出现时间，提高混凝土的抗渗性、抗冻性、抗裂性、耐腐蚀性、并可延长混凝土的使用寿命。
　　本合同段所用泵送混凝土配合比如下：
　　1m3砼材料用量（kg/m3）
　　水泥 砂 碎石 水 外加剂 掺合料
　　  5-25mm   
　　420 609 1036 185 15.1 70
　　2.混凝土的拌制
　　(1)采用搅拌站供应的商品混凝土，驻地办、项目部、混凝土搅拌站要提前做好混凝土试配。
　　(2)混凝土配合比应按试配确定。施工配合比要按试配结果、开盘前砂石含水量进行调整，以保证混凝土的工作性能。
　　(3)在混凝土拌制过程中，要严格控制原材料计量准确，同时严格控制混凝土出机塌落度。
　　(4)要严格控制混凝土的入模温度。拌和混凝土用水，第一尽量采用地下水，其水温较低；第二送冷风对拌和物进行冷却；第三加冰拌合，一般使新拌混凝土的温度控制在6℃左右；第四混凝土浇筑时选择在温度较低的阴天或小雨天进行，以降低混凝土的入模温度。
　　四、浇筑时采取的措施
　　浇筑方案，除应满足每一处混凝土在初凝以前就被上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外，还应考虑结构大小、钢筋疏密、预埋管道、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响，
　　本工程混凝土浇筑重点控制如下：
　　1.准备好充足的备用机械：在进行准备工作检查时，驻地办对备用机械每次要进行检查，必须存放现场，或有规定时间到达现场的能力。
　　2.混凝土采用商品混凝土，用混凝土运输车运到现场，每联采用2台混凝土输送泵送筑。
　　3.混凝土浇筑时应采用“分区定点、一个坡度、循序推进、一次到顶”的浇筑工艺。根据泵车布料杆的长度，划定浇筑区域，每台泵车负责本区域混凝土浇筑。浇筑时先在一个部位进行，直至达到设计标高，混凝土形成扇形向前流动，然后在其坡面上连续浇筑，循序推进。这种浇筑方法能较好的适应泵送工艺，使每车混凝土都浇筑在前一车混凝土形成的坡面上，确保每层混凝土之间的浇筑间歇时间不超过规定的时间。同时可解决频繁移动泵管的间题，也便于浇筑完的部位进行覆盖和保温。
　　4.混凝土浇筑时在每台泵车的出灰口处配置1～2台振捣器，因为混凝土的坍落度比较大，在1.5米厚的底板内可斜向流淌1米远左右，2台振捣器主要负责下部斜坡流淌处振捣密实，另外2～4台振捣器主要负责顶部混凝土振捣。
　　5.由于混凝土坍落度比较大，会在表面钢筋下部产生水份，或在表层钢筋上部的混凝土产生细小裂缝。为了防止出现这种裂缝，在混凝土初凝前和混凝土预沉后采取二次抹面压实措施。
　　五、养护阶段注意事项
　　梁体混凝土的裂缝，特别是表面裂缝，主要是由于内外温差过大产生的。浇筑后，水泥水化热使混凝土温度升高，表面易散热温度较低，内部不易散热温度较高，表面相对收缩内部膨胀，表面收缩受内部约束产生拉应力。通常这种拉应力较小，不至于超过混凝土抗拉强度而产生裂缝。但由于混凝土外部受太阳曝晒、雨水、冷空气等的袭击，也会使表面升降温差较大从而产生裂缝。因此，养护是防止混凝土开裂的关键。混凝土浇筑完毕后必须加强保湿。保湿养护，延缓降温速率，以降低内外温差。养护期间要加强施工中的温度监测和管理，及时调整保温及养护措施。
　　梁体混凝土养护时要注意温度控制。不仅要满足强度增长的需要，还应通过人工的温度控制，防止因温度变形引起混凝土的开裂。
　　混凝土养护阶段的温度控制应遵循以下几点：
　　1.混凝土的中心温度与表面温度之间、混凝土表面温度与室外最低气温之间的差值均应小于20℃；当结构混凝土具有足够的抗裂能力时，不大于25℃～30℃。
　　2.新浇筑的混凝土水化速度比较快，先盖上塑料薄膜后再进行用毛毡保温养护，防止混凝土表面因脱水而产生干缩裂缝，同时可避免毛毡因吸水受潮而降低保温性能。
　　3、混凝土拆模时，混凝土的温差不超过20℃。其温差应包括表面温度、中心温度和外界气温之间的温差。
　　六、总结：
　　总之，晋中市龙湖立交桥梁体预制混凝土的裂缝是我项目部关注的一个重要课题，通过以上分析可知，梁体混凝土的材料型裂缝主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的，所以在施工过程中要精心选择原材料，并在施工中采用合理的方法，有效的防止裂缝的发生。
　　
　　主要参考文献：
　　1、城市桥梁工程施工与质量验收规范人民建筑工业出版社北京2009年，主编：中华人民共和国住房和城乡建设部
　　2、公路工程国内招标文件范本（2003年版），人民交通出版社，北京，2003年，主编：中华人民共和国交通部。
　　3、公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000），人民交通出版社，北京，2000年，主编：路桥集团第一公路工程局
　　4、混凝土泵送施工技术规程人民建筑工业出版社北京2009年，主编：中华人民共和国建设部