对桥梁施工大体积混凝土裂缝成因与防治研究

（五九五建设有限公司，福建 泉州 362000）

大体积混凝土是桥梁工程建设中非常重要组成部分，对工程质量起到直接影响，为确保桥梁施工质量，应严格按照要求进行施工，积极完善方案设计，确保建筑材料的质量水平。但就目前来看，大体积混凝土施工质量无法得到有效保障，会出现结构设计不合理等问题，极易产生裂缝，不仅会对建筑工程外形带来不利，还会严重影响桥梁工程质量，因此采取有效的改进措施显得至关重要。

1 桥梁施工大体积混凝土的概述

1.1 桥梁施工大体积混凝土的简介

大体积混凝土的实体的最小尺寸通常会在一米或一米以上，与其他混凝土相比体积较大。大体积混凝土的表面系数比较小，而其中的水泥水化释放的热量较为集中，所以导致其内部温度升高的速度很快。因此当外界温度较低时，会使内外温差很大，从而导致温度裂缝的产生，会在一定程度上对桥梁的工程结构的正常使用产生负面影响。要想施工的质量得到强有力的保障就必须对大体积混凝土进行全面分析。

1.2 桥梁施工大体积混凝土的特点

桥梁施工大体积混凝土有结构极为厚实、混凝土的量较大且工程施工的条件非常复杂等特点，因此对桥梁施工的技术要求极高。另外水泥水化热一般温度会在20 度以上，极易导致大体积混凝土出现结构变形的现象，在很大程度上会影响桥梁工程的质量及使用寿命。大体积混凝土的最小断面的尺寸在一米以上，所以必须采用有效的技术措施将内外的温度差值降低，从而合理解决温度应力产生的裂缝问题。

2 桥梁施工大体积混凝土裂缝的类型

2.1 温度裂缝

温度裂缝是因为温度的改变而导致大体积混凝土出现收缩或膨胀而产生的裂缝。特别是在施工环节出现裂缝的几率相对较高。按照裂缝深度由深到浅的顺序可划分为贯穿裂缝、深层裂缝以及表面裂缝三种。大体积混凝土的表面裂缝可以在外界气温等条件下发展成深层裂缝，再进一步发展最终成为贯穿裂缝。贯穿裂缝的危害程度最大，它切断了大混凝土的结构断面，还对整个桥梁的稳定性造成负面影响。

图一 温度裂缝示意图 a:表面裂缝b:贯穿裂缝c:深层裂缝

2.2 微裂缝

出现的裂缝在施工环境的最大允许值内并不会影响结构的安全，正常情况下，室内最大允许值在0.3mm，露天环境下最大允许值在0.2mm。微裂缝的类型有水泥粘接区域出现的粘着裂缝、集料间出现的水泥石裂缝以及集料自身的裂缝三种。微裂缝分布凌乱，且只沿着截面。因此，大体积混凝土虽然存在微裂缝但还能承受拉力。但在受力较大的薄弱环节，微裂缝还是会对大体积混凝土的强度和刚度有一定程度的不利影响。

3 桥梁施工大体积混凝土裂缝的形成原因

在桥梁工程中加强对大体积混凝土裂缝的防治是建筑施工单位重点关注的问题，为了防治裂缝的产生，建筑企业应采取有效的措施。就目前来看，桥梁施工大体积混凝土裂缝的形成是由材料自身等原因造成的，以下是对其原因进行全面详细地分析。

3.1 材料自身造成的大体积混凝土裂缝

桥梁施工大体积混凝土需要利用水泥的黏性进行稳固，而水泥在凝固的过程中会产生变形。所以，大体积混凝土会因为水泥量增加极有可能产生严重变形。这与水泥的特性以及大体积混凝土的强度有非常直接的关系，也是结构中最为薄弱的地方。骨料的接触点有气孔会使结构变疏松，尤其是细骨料出现的收缩现象最为明显。在外力作用下，骨料和水泥石的变形出现收缩程度不相同的情况，两者间的连接点极为薄弱会降低大体积混凝土的性能。另外水泥和水的配比也是引起裂缝产生的重要原因，水泥的类型不同及用量不同都会使拌制的大体积混凝土的强度以及收缩值出现差异。通常采用矿渣硅酸盐水泥制成的混凝土的收缩值较大。水的用量和性质也会影响大体积混凝土的收缩值及强度。如：大体积混凝土的收缩值会随着水量增多而提高。此外，水泥在水化时会产生热量，而由于上述所说的大体积混凝的土的特点会使热量在内部聚集且极难散及时发出去，从而使内外形成较大的温差。

图二 不同水泥用量混凝土温升曲线

3.2 外界环境造成的大体积混凝土裂缝

在桥梁大体积混凝土施工过程中，外部气温的改变会使浇筑温度产生变化。尤其是在气温在短时间内降到很低时，温度应力会因内外温差增加而随之增大，进而引起变形导致裂缝产生。在夏季气温较高时会使大体积混凝土的内部温度不能良好散发，从而对施工质量产生影响。另外在养护阶段若是外界太过干燥，湿度过低，会使大体积混凝土内的水分加速蒸发、水泥水化不完全，从而导致收缩增大出现裂缝，这会严重影响混凝土的抗渗能力。

3.3 结构设计问题造成的大体积混凝土裂缝

结构设计产生的裂缝往往可以通过有关的科学计算得出。其运算流程是先计算大体积混凝土结构的受力体系，再与内力计算的结果充分结合就可以对正常情况下的计算模型以外的受力进行判断。在进行大体积混凝土结构设计时会出现与实际现场荷载状态有一定的差异。例如外界温度过高时，差异更为明显，这会使桥梁转角位置混凝土收缩变形，进而产生裂缝。在这样的情况下，大体积混凝土的桥面也会出现一定程度的收缩变形，出现裂缝，导致拉应力以及温度应力的产生。当桥梁明显高于板厚时，由于梁比较高所受的温度影响较低，所以梁和板间变形程度上会出现明显的区别，导致板内出现拉应力，裂缝就会产生。另外，由于两者的表面积不同，板混凝土的干缩速度较快，变形快慢也会不同，会出现不同程度的裂缝。

4 桥梁施工大体积混凝土裂缝防治对策

为了防治混凝土裂缝的产生，在对大体积混凝土裂缝产生原因进行全面分析的基础上，应采取科学有效的防治对策，如加强对原材料的控制、加强对温度的控制以及优化结构设计。详情如下：

4.1 加强对原材料的控制

水泥水化热是产生温度应力的主要因素之一，所以加强对原材料的控制非常关键。首先，建筑企业应对原材料的质量水平加以重视，加强对施工材料质量提前验收与检测，一旦发现不合格材料不可用于现场施工，应确保所采用的水泥、外加剂、水、粗细集料等原材料符合施工要求，从而为保障混凝土施工效果奠定重要基础。其次建筑企业还应优先选用低热化及凝结时间长的水泥，如热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥等。在配制粗骨料时最好是采用连续级配的方式，细骨料采用中砂为佳。在保证混凝土的强度及坍落度要求的同时还需提高掺合料和骨料的含量，来降低水泥的使用量。

此外，为了减少裂缝的出现，建筑企业还应提高混合料配合比设计水平，满足实际施工需求。还应该尽量降低砂率、水胶比、坍落度等，将粉煤灰适当掺入，预防裂缝的产生。在施工前结合实际荷载承受力要求进行反复实验来确定最佳掺量。

4.2 加强对温度的控制

在建筑工程施工早期凝结硬化阶段，极易受外界气温的影响出现温度变化问题，这也是裂缝发生的主要因素。与此同时还会受到自身的影响。做好降温保湿工作主要从以下三方面入手：一是降低浇筑温度，最主要的就是使混凝土的出机温度降低，从而使大体积混凝土的总升温值及结构的内外温度差降低。其中最为直接有效的方法是降低原材料的温度。在高温的夏季，建筑企业应该要求商品砼供应商在砂、石堆场搭建遮阳装置，从而避免太阳曝晒，必要时还需要进行淋水冲洗的降温措施。混凝土浇筑施工作业最好是在夜间进行。在冬季时尽量不在气温低时进行浇筑，以降低结构内外温度差异。二是施工时使用分段分层浇筑方式，每层控制在30cm 的厚度之内且进行密实振捣，从而使水化热的散热速度加快，防止产生裂缝。另外进行二次振捣还能使混凝土的密实度以及两层混凝土间的粘合度增加，从而使其抗裂能力大幅度提高。需要注意的是大体积混凝土的表面以及中心温度应该在25℃以上，所以在浇筑成型拆模后还需要采取必要的保温措施，如利用碘钨灯、定时喷水或蓄存热水的方法，使混凝土的表面以及外部附近的温度提高。还可以进预埋管道而灌入冷热水来实现对结构内部温度的控制。三是做好保湿措施，主要是在混凝土刚浇筑完成的凝固硬化的阶段。这个时期的水化速度比较快，因此需要进行喷洒水雾等措施，使环境变潮湿。及时的保湿养护可使混凝土的水分蒸发速度减缓，水泥充分水化。水泥水化会生成堵塞混凝土内的微小孔隙，从而使抗渗性得到有效提高。四是做好测温检查工作，尽量实现对大体积混凝土内部的温度变化及时掌握。在布置测温点时要能充分体现大体积混凝土的真实状况，设在其底部、表面以及底部位置，且测点要有2.5m到5m 的间距。当温度上升的时期测量要隔2h 到4h，下降时可隔8h，与此同时还需要测量外界温度。做好相应的记录，根据记录情况采取相应的措施。此外，为了避免裂缝产生，在搅拌作业中应对时间合理分配，在浇筑过程中应合理控制温度，在浇筑工作完成后的48h 内应对温度情况进行定期检查，确保结构温度的合理性。

4.3 优化结构设计

在对大体积混凝土变形产生裂缝进行计算时，要充分结合刚度、应力以及强度的影响，仔细勘察施工地区的实际情况。大体积混凝土的桥梁面的转角处应铺设适量的钢筋，这种情况下，钢筋在不同方向产生合力不仅能在一定程度上约束大体积混凝土的变形，还能使其内应力得削弱，以此来避免产生斜侧缝。科学地分析对立面以及平面，力求设置的钢筋分布合理，以预防大体积混凝土的截面出现突变而引起的拉应力。此外，大体积混凝土间的分缝间距还与约束力有着密切关联，可以利用变形缝桥梁切割成多个较小的变形单位，这能使约束力减少。通过这些举措不仅可避免应力集中的发生，还可增强大体积混凝土抗拉强度，确保施工效果更理想。

5 结束语

综上，对大体积混凝裂缝形成的原因及相应的对策分别进行了详细分析，裂缝防治作为大体积混凝土施工的重要内容，会对建筑物整体质量造成直接影响。因此，建筑企业应对其加以重视，根据实际情况来落实相关防治对策。与此同时还需加强施工人员培训管理，提高其综合素质及专业水平，为大体积混凝土施工质量提供有力保障，确保桥梁结构的稳定性，使其更好地满足车辆通行的需求，进而为我国建筑事业的发展奠定重要基础。