浅谈C75混凝土非荷载裂缝的成因及控制措施

浅谈C75混凝土非荷载裂缝的成因及控制措施

王玉杰,朴志海

黑龙江省龙建路桥第一工程有限公司 黑龙江 哈尔滨150000

龙建路桥股份有限公司黑龙江 哈尔滨

摘要：文中重点分析了C75大体积、高性能混凝土在高温施工环境下非荷载裂缝产生的原因，从选用、控制原材料、配合比配制、施工混凝土配合比，混凝土施工、养护等方面，提出一系列控制技术措施。

关键词：高性能，混凝土，裂缝，控制，措施

0引言

孟加拉国派拉桥全长1470m，主桥结构形式为矮塔式斜拉桥，全桥共计3座主塔，最高塔顶距离桥面25.8m；主桥桥宽19.76m，上部结构为115m+2×200m+115m，该桥主梁为C75高强、泵送、大体积预应力混凝土变截面现浇箱梁。该桥主桥上部主塔、箱梁结构均设计为无非荷载裂缝，耐久性达百年以上。

该桥上部结构复杂，为确保上部结构满足设计要求，控制非荷载裂缝，施工方从混凝土配合比和施工方案两个环节通盘进行了研究和论证，施工过程对混凝土采取分批，分块、分层浇筑，进行二次振捣，很好地解决了混凝土非荷载裂缝问题。

1  C75高强、高性能混凝土配合比

在进行混凝土配合比设计时，主要考虑了混凝土的工作性、保坍性、可泵性、强度、耐久性和其它要求。参考了交通部标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）及《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2019）、《混凝土结构耐久性规范》（GB/T50746-2018）、《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011）等标准。

对原材料选择、控制，主要侧重以下几方面：水泥选择P.O52.5低碱、低水化热水泥，细集料选择无碱集料反应的2区中粗砂，粗集料选择5-20mm连续级配石料，拌合用水选择300米深水井的地下水，外加剂选择高保坍高减水聚羧酸外加剂矿物掺合料分别为92级硅灰、S105级矿粉、一级粉煤灰。对原材料从不同国家、不同地区的料源选择具体指标符合相关标准和规范要求。

2 C75混凝土非荷载裂缝产生原因分析及预防措施

2.1干缩裂缝及预防

干缩裂缝是混凝土干燥收缩变形导致的裂缝，是环境中存在湿度梯度造成的。混凝土干燥收缩变形本质上是水泥石的收缩，骨料变形是混凝土凝结硬化后，由于含水空隙失水导致的体积收缩，混凝土干燥收缩变形的大小取决于水泥石的数量、水泥石中的孔隙含量、孔径分布和含水状态、混凝土材料组成、配合比以及构件的尺寸，且受湿度影响大，具有明显的时变性。施工方针对此问题，采取了以下措施：（1）选用收缩率较小的水泥，降低水泥用量。（2）在混凝土配合比设计中尽量降低水胶比，同时选择优质三代聚羧酸外加剂中相容性好、综合性能好的产品。（3）严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比，混凝土的用水量绝对不能大于配合比设计中的所给定的用水量，同时，专人控制施工配合比，根据材料含水量调整用水量。（4）加强早期养护，水源充足时蓄水养护，否则用塑料薄膜覆盖养护，并增加养护时间。（5）在适当位置设伸缩缝。

2.2塑性收缩裂缝及预防

塑性收缩裂缝是混凝土在凝结之前，表面因失水较快而产生的收缩。其产生的主要原因为混凝土在终凝前，几乎没有强度，或者混凝土刚刚终凝而强度很小时，受当地高温和较大风力影响，混凝土表面失水过快，造成毛细管中产生较大的负压而致使混凝土体积急剧收缩，而此时混凝土抗拉强度无法抵御其本身收缩产生的收缩，由此产生龟裂。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水胶比、混凝土的凝结时间、环境温差、风速、相对湿度等。施工方针对此问题，采取了以下措施：（1）选用干缩率较小的P.O52.5普通硅酸盐水泥。（2）严格控制水胶比，通过掺加高效高保坍外加剂提高混凝土的和易性，保持坍落度2.5小时损失在20mm内。（3）浇筑前将基底或模板浇水降温、湿润。（4）对浇筑完的混凝土表面及时覆盖塑料薄膜或者潮湿的土工布养生。（5）在高温、大风天气设置遮阳、挡风设施，及时加强养护。

2.3塑性塌落裂缝及预防

塑性塌落裂缝是指一般在混凝土浇筑时或浇筑成型后，初凝前，由于混凝土沉降收缩所致。当混凝土沉降收缩受到阻挡时，将在阻挡部位上部混凝土中产生拉应力，当拉应力大于混凝土的张拉应力时，混凝土表面即产生塑性塌落裂缝。可分为三种类型。（1）混凝土结构中的钢筋或固定模板的螺栓阻碍了混凝土的下沉，在浇筑面上形成塑性塌落裂缝。（2）混凝土细柱和薄墙会因两边模板凹凸不平或构件尺寸变化限制了混凝土的均匀下沉。同时，模板吸水太快造成部分混凝土很快失去流动性时，也会形成塑性坍塌裂缝。（3）厚混凝土较薄混凝土的沉降量大，在连续浇筑变截面结构时，由于混凝土沉降速度的差异，塑性坍落裂缝在变截面部分也极易产生。针对此问题，主要解决方式首先及时对混凝土进行二次振捣，其次对混凝土分层、分块、分批浇筑。

2.4沉陷裂缝及预防

建筑物地基处理不满足规范要求或地基承载力不足时，因上部建筑物压力的作用将产生沉陷变形。若地基沉陷变形不均匀，将在结构内部产生拉应力而导致建筑物开裂，这种裂缝称为沉陷裂缝。沉陷裂缝一般出现在承载力不足且不均匀地基上的建筑物中。同时地基承载力均匀，但所受的荷载差别过大，建筑物刚度差别悬殊时，也会因不均匀沉陷导致裂缝发生。主要预防措施：（1）对地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固。（2）设置伸缩缝。（3）防止混凝土浇筑过程中地基被水浸泡。（4）模板拆除时间不能太早，且要注意拆模的先后顺序。

2.5温度裂缝及预防

（1）大体积混凝土浇筑后，在硬化过程中，水泥水化产生大量的水化热。由于混凝土的体积较大，大量的水化热聚集在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，较大的内外温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同使混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝，这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。（2）在温差变化较大地区的混凝土施工中，会导致混凝土表面温度急剧下降，而产生收缩，表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束将产生很大的拉应力而产生裂缝，这种裂缝通常只在混凝土表面较浅的范围内产生。此种裂缝的出现会引起钢筋锈蚀，混凝土的碳化，降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗透能力等，从而大大降低混凝土的耐久性。针对此问题，主要预防措施：（1）布置温度钢筋。（2）选用适当的保温措施。（3）尽量选用低热或中热水泥。（4）减少水泥用量。（5）降低水胶比。（6）改善骨料级配，降低水化热。

由于主塔身和箱梁体积较大，C75混凝土使用的高标号水泥，用量相对较大，产成大量水化热，造成内外温差过大，引起混凝土表面拉应力大于抗拉强度，从而产生温差裂缝。施工方针对此问题，选用低热水泥，增加配合比中矿物掺合料用量，降低水胶比，增大集浆比，从而降低水化热，提高约束力。

2.6化学反应引起的裂缝及预防

碱骨料反应裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝是钢筋混凝土结构中最常见的由于化学反应而引起的裂缝。混凝土拌合后会产生一些碱性离子，这些离子与某些活性骨料产生化学反应并吸收周围环境中的水而体积增大，造成混凝土酥松、膨胀开裂。这种裂缝一般出现在混凝土结构使用期间，一旦出现很难补救，因此应在施工中采取有效措施进行预防。主要预防措施：（1）选用碱活性小的砂石骨料；（2）选用低碱水泥或无碱的外加剂；（2）选用合适的掺合料抑制碱骨料反应。

3 结语

非荷载裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它不仅降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋锈蚀，混凝土的碳化，降低混凝土的耐久性，影响建筑物的承载能力，因此要对混凝土非荷载裂缝进行认真研究、区别对待，采用合理的方法进行处理，并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现，保证建筑物的和构件的安全。

参考文献

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