热带地区特大桥墩身混凝土出现裂缝的影响因素与应对措施研究

热带地区特大桥墩身混凝土出现裂缝的影响因素与应对措施研究

和振宇

云南云岭路面工程有限公司，云南昆明650224

摘要：随着社会经济的发展，我国基础设施建设力度加大，同时对工程施工质量提出了更高的要求。其中在桥梁工程施工中，特大桥墩身施工质量容易受到很多因素的影响，尤其是在热带地区，气候条件特殊，光照较强，风力较大，昼夜温差大，会在很大程度上增加特大桥墩身混凝土裂缝问题的出现，危害整体桥梁工程施工质量。因此，需要结合实际情况，对特大桥墩身混凝土施工裂缝问题的出现因素进行综合性分析，并提出针对性的应对措施，保障桥梁工程施工质量的提高。文章主要对热带地区特大桥墩身混凝土裂缝的影响因素进行分析，并提出针对性的应对措施，保障特大桥墩身混凝土结构的安全性，减少安全事故的发生几率，进一步提高桥梁施工技术水平的提高。

关键词：热带地区； 特大桥墩身； 混凝土裂缝； 影响因素； 应对措施

在桥梁工程施工中，混凝土结构发挥重要作用，但是在特大桥墩身施工中，很容易受到配合比、施工工艺、养护工艺等因素的影响，加大整体桥墩身混凝土结构裂缝问题的出现几率。针对热带地区的气候、温度、降雨等情况，对特大桥墩身混凝土裂缝的影响因素进行综合性分析，提出可行性的处理措施，保障整体工程施工质量的提高。

一、裂缝类型

（1）表面裂缝，在特大桥墩身混凝土施工中，往往会出现表面裂缝，即在混凝土表面出现非结构性裂缝。主要是因为大体积混凝土桥墩横截面比较大，完成混凝土浇筑作业后，会在水泥水化作用下产生大量热量，难以及时释放出去，致使混凝土内外部结构的出现较大的温度差，在温差和收缩应力的作用下，引起混凝土开裂问题，严重降低整体混凝土结构的稳定性和耐久性，甚至缩短桥墩使用寿命。（2）贯穿性裂缝，即在浇筑结构内部出现结构性断裂问题，是结构性裂缝的一种。完成混凝土浇筑作业后，混凝土出现凝固降温现象，在热胀冷缩作用下，混凝土会出现收缩现象，对结构自身造成较大的拉应力，一旦超过混凝土弹性限度，会引起内部结构贯穿性裂缝【1】。

二、裂缝成因

（1）气候因素，该项目所在地属于北亚热带与温带气候类型，气候垂直变化，呈现明显的立体气候特征，晴天较多，光照充足，气候干燥。且该工程段处于偏南暖湿气迎风坡，降水量大。而且白天日照强烈，夜晚降温明显，昼夜温差大。但是在该项目模板施工过程中，缺乏完善的保温隔热措施，环境温度与混凝土表面温差较大、混凝土芯部温度、表面温度较大，容易引起温差裂缝问题。因此，环境温度变化是引起裂缝问题的成因之一【3】。

（2）设计配合比问题，在该项目施工中，主要使用的水泥（52.5）为高早强硅酸盐水泥，水灰比为0.33，该类型的水泥在水化热过程中会释放大量热能，混凝土核心温度峰值在73℃~81℃，且一般在浇筑完成后的14小时左右达到温度峰值，致使混凝土结构内部升温过快。由于设计配合比水灰比较低，且使用高热水泥，由于水化热的原因，致使混凝土峰值温度达到80℃，而室外温度最高值为40℃，混凝土内外温差达到40℃，超过规范规定值，这是引起特大桥墩身混凝土裂缝的主要原因之一。其中不同材料用量如表1所示。

表1不同材料用量

（3）养护问题，由于该项目所处地区属于北亚热带与温带气候类型，光照充足，气候干燥，且风力较大，拆除模板后，会致使混凝土水分散发过快，再加上养护管理不科学，容易引起混凝土裂缝问题的出现。在该项工程拆模后，使用洒水喷淋养护方式，但是后续施工中出现了开裂现象，项目部使用混凝土表面养护剂对其进行养护，并在模板外部粘贴橡树保温海绵，并带模养护三天后拆模，并喷洒混凝土表面养护剂。但是在实际操作中，仅仅把橡树保温海绵填充在模板加劲肋框中，而模板加劲肋与穿心锚杆形成了较大的冷热桥，使得保温效果大大降低，从而导致保温措施失效，裂缝产生【4】。其中，2022年全年风力情况如图1所示。

图1 2022 年全年风力统计饼图

（4）荷载因素影响，在混凝土桥梁运行过程中，桥墩往往会受到静载、动载荷作用，进而引起荷载裂缝问题。其中静荷载主要是指桥梁自身的重量、静态荷载等；动荷载主要是车辆荷载、风荷载等。在桥梁工程投入使用过程中，这些荷载作用力会引起桥墩结构震动现象，严重情况下还会损坏桥墩内部结构完好性，甚至引起结构疲劳受损问题。在荷载作用下产生内部结构拉应力，一旦超过混凝土桥墩身承载能力，会引起桥墩裂缝问题。

（5）施工因素影响。在桥梁桥墩身施工过程中，如果施工操作不标准，材料质量不符合设计要求，施工工序不规范等，会严重降低整体工程施工质量，如模板结构不合格、漏浆和漏水问题、地基沉降、拆模时间过早等，会加大混凝土裂缝问题的出现几率。

三、应对方法

（一）优化配合比

在该项目施工过程中，需要优化混凝土配合比，并结合混凝土实际强度等级、耐久性的要求，对配合比进行优化选择。该工程采用低水化热的 P.O42.5 普通硅酸盐水泥，且粉煤灰掺加量设置到30%。外加剂的控制混凝土初凝时间延长至 13 小时，终时间 14 小时至 15小时左右（实时监测环境温度湿度调整外加剂对的混凝土初终凝结时间）。还需要采用参配河沙的措施，对墩柱裂缝问题进行有效性控制，并适当调整参配中的减水剂，避免出现气泡等外观质量问题【5】。

（二）更换水泥配方

为了减少裂缝问题的出现，需要设计单位、施工单位与业主进行协同讨论，以便对水泥配方进行更换，并调整影响水化热的成分，最大程度上降低前期水化热，从而把温度峰值延后到48小时，确保混凝土升温曲线保持平稳性。此外，还需要对原材料质量进行严格把控，尤其要对水泥中的碱含量进行补充试验。同时还需要保障矿物掺合料具有较高的性能，保障混凝土耐久性，必要情况下可以适当添加粉煤灰，以便提高整体结构强度，减少裂缝问题的出现几率。同时，还需要对粗细骨料质量进行检测，确保其规格、含量符合设计要求，最大程度上降低水化热问题。在配合比设计过程中，需要对粉煤灰、矿粉等矿物掺和料进行优化设计，以便改善混凝土抗裂性，强化混凝土耐久性。要结合施工现场环境条件等级，确保混凝土最大水胶比、最大胶凝材料用量满足相关技术规范要求【6】。

（三）完善施工工艺

为了提高混凝土施工质量，减少混凝土裂缝问题的出现，需要优化整体工程施工技术工艺，保障各项技术的规范性操作。（1）在下一届节墩身钢筋绑扎完后，设置测温设备，收集混凝土温度数据。（2）在模板施工中，需要对模板进行精加工，并对模板表面光洁度、拼缝平整度、密实度进行严格控制；对模板进行试拼装，确保模板质量合格后，才能将其运输到现场进行使用；要对模板进行除锈、涂油，确保模板表面光亮无污染；在对模板安装时，要利用吊机对墩身、帽模板进行吊装，并利用拴接方式对模板进行接缝，同时要对拉杆上紧上牢；要对立模位置、标高、断面尺寸进行合理调整，并固定，做好模板接缝的嵌缝处理。此外，还需要节墩身钢筋绑扎完后，设置测温设备，收集混凝土温度数据。（3）严格控制浇筑工艺，下料点布置 10 处，振捣棒与侧模保持 5～10cm 的距离，振捣点应均匀、成行或交错式移动，移动间距不大于振捣棒作用半径的 1.5 倍（ZN50振动棒，一般 45～60cm；ZN70 振动棒，一般 75～100cm）【7】。（4）严格控制开模和拆模时间，根据混凝土核心温度和模板温度、环境温度小于 25℃时拆模，同时开模和拆模时间在当天最高温度实施；脱模后混凝土及时采取专用混凝土养护剂喷洒。

（四）做好温度监测

为了减少混凝土裂缝的出现，需要在混凝土浇筑作业中，进行实时的温度监控工作，每隔两小时测温一次，以便对混凝土结构内部的温度进行动态掌握；此外，还需要在爬模平台设置温度计，选择在混凝土表面与环境温差较小时开模，开模前期不洒水养护，避免失温过快导致里表温差大。此外，还需要对温度监测数据进行计算，分析，并详细掌握内外温差，以便对现场混凝土施工、养护提供指导。必要情况下可以通过调节冷却水流量、进出水口温差等方式，对混凝土内部温度进行灵活性调控，并对混凝土表面养护方式，对混凝土表层温度进行调控。

（五）优化养护管理

为了提高混凝土施工质量，减少混凝土裂缝的发生几率，需要结合工程特点，采取科学合理的养护措施，如在外架增加一层篷布外包措施，充分发挥其温箱作用，避免夜间内外温差过大，此外还能够起到良好的降风效果，对模板表面温度进行有效性控制，避免混凝土结构内外部温差过大。完成浇筑作业后，需要在内外模持续性带模养护三天，且所有墩身都要配备一套内模。条件允许的情况下，还需要对墩柱加盖防风帘，以便对墩柱裂缝问题进行有效性控制【8】。

四、优化策略

（一）强化质量意识

为了提高整体工程施工质量，需要强化现场施工人员的质量意识，充分认识到混凝土裂缝防控工作的重要性。在施工前需要做好施工技术交底工作，定期组织施工人员开展专业技术学习活动，并强化职业素养培养，强化质量意识培养，并对混凝土施工质量控制要点、标准规范进行分析，最大程度上激发施工人员的作业积极性。此外，还需要控制浇筑工艺，下料点布置 10 处，振捣棒与侧模保持 5～10cm 的距离，振捣点应均匀、成行或交错式移动，移动间距不大于振捣棒作用半径的 1.5 倍。

（二）强化现场监管

为了提升施工质量，需要完善现场质量监督与管理工作，安排专业人员进行全过程监督与管理，保障施工工序的规范性开展，严格管控各个施工技术，避免出现违规操作现象。同时，还需要完善现场监管制度，提出明确的施工质量标准、要求，为现场施工质量管理提供依据和指导，保障各项工作的有序开展。

（三）强化日常养护

在桥墩身运行过程中，需要做好日常养护工作，定期清洁墩台表面，避免墩台表面出现青苔、杂草、灌木等。一旦发现墩身混凝土表面侵蚀剥落、露筋、蜂窝、麻面等现象，需要第一时间进行凿毛处理，并利用水泥砂浆进行修补。

五、结语

综上所述，为了提高热带地区特大桥墩身混凝土施工质量，减少裂缝问题的出现几率，需要对结合工程特点和需求，对混凝土施工技术进行严格控制，有效减少混凝土裂缝问题的出现几率，保障整体工程质量的提升。

参考文献

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[2]徐龙坤. 浅谈桥梁墩身裂缝原因分析及处理方案 [J]. 建筑机械, 2019, (07): 95-97.

[3]侯磊. 上跨既有高速铁路桥墩裂缝控制技术 [J]. 建筑技术开发, 2018, 45 (14): 56-57.

[4]陈更. 罗布大桥墩身大体积混凝土裂缝控制技术研究[D]. 石家庄铁道大学, 2017.

[5]陈小洁,张付各. 混凝土桥墩裂缝的成因分析及防治措施 [J]. 江西建材, 2016, (03): 52+131.

[6]陈浔汐. 桥梁建设中桥墩裂缝原因分析及控制探讨 [J]. 科技与企业, 2012, (16): 185+187.

[7]毛龙生. 混凝土桥墩裂缝产生原因及其防治措施 [J]. 江西建材, 2012, (03): 204-205.

[8]何兵. 路桥施工中大体积混凝土裂缝产生原因分析及其防裂措施 [J]. 科技与企业, 2012, (01): 103-104.