简析大体积混凝土在桥梁工程中的裂缝控制

高松 俞挺

摘 要：文章针对桥梁结构中使用的大体积混凝土在应用过程中出现的集中常见的裂缝病害进行了分析，着重介绍了沉缩裂缝、结构约束以及温度裂缝和混凝土收缩对于裂缝出现的影响，同时从材料的选择、配比以及温度控制等方面对大体积混凝土裂缝出现的防治提出了几点改进措施，以期能够改进桥梁工程质量。

关键词：大体积混凝土；桥梁工程；裂缝控制

1 结构定义

最小断面尺寸大于一平米的混凝土结构都为大体积混凝土，由于混凝土过大的尺寸导致其内外会产生很多大的温度差，因而必须采用相关的技术措施予以处理，消除由于温度差产生的温度应力，以此避免混凝土结构出现裂缝现象。混凝土结构出现温度差的主要原因是由于混凝土材料中水泥在固结时会产生水化热，而其内部散热相对比外部速度较慢，因而会在内外结构中产生温度差，而温度差所造成的温度应力是造成混凝土开裂的主要因素。

2 各种裂缝开裂原因分析

2.1 沉缩裂缝

在大体积混凝土应用中沉缩裂缝是较为常见的病害之一，主要原因是由于施工时振捣不完全造成，由于结构沉实度不足、骨料下沉以及浮浆过多、表面覆盖处理不及时等原因，使得混凝土表面受到外界环境影响，散失水分不当，从而出现干缩现象。由于早期的混凝土结构强度低，因而无法抵抗该种形变，从而出现裂缝。

2.2 温度裂缝分析

2.2.1 水化热引发

由于水泥会在固结过程中发生放热现象，即水化热，因而混凝土内部的温度会不断提升，由于混凝土外表面散热性能较好，因而其温度会同混凝土内部产生一定的差，由于热胀冷缩的原理，导致外部膨胀低于内部，因而会在结构体表面形成拉应力，而早期的混凝土结构拉应力抗性较低，从而会出现裂缝。由于该种现象产生的主要因素是由于散热不均造成，因而仅仅会影响结构表面范围的混凝土，表层以下结构仍然完好。

2.2.2 气温变化引发

外界环境温度会对施工期间的大体积混凝土产生巨大的影响，在施工期间，大体积混凝土的内部温度并非只是一种温度，而是由多种温度叠加而成，其主要组成包括前面提到的水泥的水化热产生的绝对温升，另外还包括浇筑温度以及结构散热。浇筑温度直接受到外界气温的影响，外界气温的高低会直接影响到其浇筑的温度，若是外界温度高则浇筑温度高，外界温度低则浇筑温度低。但是外界温度降低会增大内外温度差，若是外界温度降低过快，同样会在混凝土结构表面产生较大的温度应力，从而造成开裂现象的出现。

2.3 结构约束裂缝

当外界对混凝土结构造成约束时，裂缝现象极易产生，若是大体积混凝土被约束在地基上时，加之浇筑时不采取任何措施，对结构约束进行取消或者放松，那么在浇筑过程中就极易发生温度裂缝，主要由于束缚对于温度形变造成限制，因而该种裂缝大多为贯穿性的深进裂缝。

2.4 混凝土收缩

混凝土在硬结过程中体积会相对减少，该种现象被称作是混凝土的收缩现象。混凝土在不受其他因素影响的前提下，会发生自发形变，由于内部支承和钢筋等结构的约束作用，混凝土中会发生应力导致混凝土出现开裂现象。

3 裂缝控制措施

3.1 材料选择

3.1.1 水泥的选择。大体积混凝土中的主要原料为水泥，水泥的水化热现象会导致大体积混凝土出现开裂，为了避免早期由于温度应力产生裂缝，可以选用水化热低的水泥作为混凝土的原材料。通过选用含碳量低且细度较为粗糙的水泥降低混凝土产生裂缝的几率，这是由于含碳量越高水泥的水化热现象越剧烈，放热速度越快，而细度越细，混凝土结构的收缩就会越大。

3.1.2 骨料的选择。要严格控制骨料中泥的含量，骨料成分中砂的含泥量含量应当不大于3%，十字应当不大1%。并且保证石子的级配，在大体积混凝土的施工中使用粗砂以及中砂较为适宜。

3.1.3 矿物掺和料的选择。对水化热程度进行分析，粉煤灰远小于水泥，粉煤灰的水化热七天时相当于水泥的1/3，二十八天时相当于水泥的1/2，因此混凝土结构中加入适当的粉煤灰对降低水化热有着明显的效果。在选择粉煤灰是需要选择需水性小的材料，且其能够满足二级质量以及二级以上质量要求。

3.1.4 外加剂的选择。在大体积混凝土施工中经常会加入一些外加剂用以提高结构性能，缓凝性减水剂的加入能够有效延缓水化热的发生速率，将热峰出现的时间推后，从而减少总热量，降低温度峰值，从根本上减少了温差，因而结构中就不会受到过大的温度应力影响，即能够有效预防裂缝的产生。而混凝土凝结时间的延缓，能够避免在浇筑过程中形成冷接缝。

3.2 温度控制以及施工控制

3.2.1 预测分析温度。以现场混凝土的配比情况以及施工过程中出现的气候、温度以及养护实况，通过计算机技术对混凝土温度场进行仿真模拟，并通过模拟对温度差进行计算预测以及分析评估，充分展示结构内部温度随深度的变化、分布以及随着龄期的变化，并制定相应的温控标准用以降低温度裂缝的产生率，同事优化养护方案。

3.2.2 浇筑方案的制定。在进行大体积混凝土浇筑作业前，对分块、浇筑次序的分层、浇筑流向、浇筑搭接时间以及结构的长、宽、厚度等进行详细的计算安排，并对混凝土材料入模温度进行控制，同时提高振捣强度。通过有效的温差梯度以及降温梯度的延缓措施减少混凝土裂缝的产生。在振捣时要控制时间，保证振捣插入深度以及移动距离，确保结构密实度，防止过振以及漏振现象的发生。通过处理大体积混凝土浇筑后表面较厚的部位，用以防止龟裂现象的产生，在浇灌完成后以及拆模后，应当对混凝土结构进行有效及时的保温措施，按照相关养护规定进行覆盖养护，有效合理的养护对大体积混凝土裂缝的防治工作有着重要的意义。

3.2.3 混凝土温度监测。在混凝土内部及外部设置温度测点，并且设置保温材料温度测点及养护水温度测点，现场温度监测数据由数据采集仪自动采集并进行整理分析，每一测点的温度值及各测位中心测点与表层测点的温差值，作为研究调整控温措施的依据，防止混凝土出现温度裂缝。

3.2.4 温度应力检测。为反映温控效果可在少数混凝土层中埋设应变计进行温度应力检测，应变计沿水平方向布置，检测水平向应力分量。

3.2.5 通水冷却。采用薄壁钢管在一些混凝土浇筑分层中布设冷却水管，根据混凝土内部温度监测，控制冷却水管进水流量及溫度。

4 防裂措施展望

4.1 采用不同型号的混凝土

大体积混凝土上层采用早强水泥下层采用普通水泥，这样，在内部混凝土水化热未释放之前达到混凝土抗拉强度，从而防止混凝土开裂。

4.2 吸收温度的仪器

研究一种能吸收水化热的仪器，当水化热反应产生的热量时，它便开始有反应，就像人需要氧气一样。如冰箱的制冷装置、冰棒。同时，还不影响结构受力。

5 结束语

裂缝是大体积混凝土在工程应用中较为常见的病害，而裂缝的控制技术较为复杂，必须对原料、配比、设计以及施工和养护等多方面内容严格控制，从而才能有效减少裂缝的产生。但是目前裂缝的控制还并不完善，大体积混凝土的裂缝控制工作的发展仍旧需要广大业内同仁共同努力。

参考文献

[1]唐福亮，高建.混凝土裂缝的主要成因与控制处理[J].安徽水利水电职业技术学院学报，2006年03期.

[2]徐坤.大体积混凝土的开裂及防治[J].山西建筑，2005年13期.

[3]戴新明.大体积混凝土裂缝成因与防治措施[J].山西建筑，2006年07期.