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1、 探讨桥梁工程中大体积混凝土裂缝的原因与控制摘要：大体积混凝土结构中，实体最小尺寸不小于一米的混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混泥土，通过对桥梁工程大体积混凝土施裂缝问题产生原因进行分析，提出了降低混凝土温度应力、防止混凝土产生裂缝的施工控制措施，以及在构造设计上对大体积混凝土应采取的防裂措施。关键词：桥梁工程；大体积混凝土；水化热；裂缝；控制引言：大体积混凝土产生裂缝是一个普遍的现象。随着桥梁技术的突飞猛进，大体积混凝土在桥梁结构中应用的越来越多。但对于桥梁工程中大体积混凝土裂缝的原因与控制措施方面的研究相对较少。针对桥梁工程大体积混凝土的特点，
2、分析桥梁结构中大体积混凝土产生裂缝的原因，进行针对性的探讨和分析，从设计和施工方面提出防止裂缝产生的技术措施。1 裂缝的成因混凝土由于受到外界环境和自身各种因数的影响，内部各质点发生了不同程度的位移和变形，不断的产生应力，当应力超过混凝土的抗裂能力时，就会产生裂缝，根据裂缝的成因，常见的裂缝主要有温度裂缝，收缩裂缝及荷载裂缝。1.1 温度裂缝温度裂缝主要是由温差引起的，引起温差的主要原因有以下两方面：（1）水泥水化热。水泥水化过程中放出大量的热，且主要集中在浇筑后的7d 左右，从而使混凝土内部温度升高，对于大体积混凝土来讲，这种现象更加严重。因为混凝土内部和表面的散热条件不同，因此混凝土中心温
3、度很高，这样就会形成温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝。（2）外界气温湿度变化。大体积混凝土结构在施工期间，外界气温的变化对防止大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温度和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也就会愈高；如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温度梯度。如果外界温度的下降过快，会造成很大的温度应力，极其容易引发混凝土的开裂。另外外界的湿度对混凝土的裂缝也有很大的影响，外界的湿度降低会加速混凝土的
4、干缩，也会导致混凝土裂缝的产生。1.2 收缩裂缝混凝土在凝结或更化过程中，体积减小的现象称为混凝土收缩。混凝土在不受外力的情况下的这种自发变形，受到外部约束时（支承条件、钢筋等） ，将在混凝土中产生拉应力，使得混凝土开裂。引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩等三种。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化，后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。1.3 荷载裂缝混凝土在常规静、动荷载及其他结构次应力作用产生的裂缝称为荷载裂缝。引起荷载裂缝的主要原因有：(1)结构设计不合理，混凝土的强度及钢度不能满足荷载的要求。(2)机构施工不合理，施工过程中未按规范和设
5、计要求进行施工。(3)结构使用不合理，过早的加载和超载等。因此，要求混凝土结构在建设和使用过程中尽量减少人为失误，使结构不产生荷载裂缝或使荷载裂缝控制在规范允许范围之类。2 裂缝的控制措施2.1 设计措施(1)设计采用合理的结构形式及分块。(2)注意改善约束条件，尽量采用减少大体积混凝土外部约束的技术措施。(3) 重伤构造措施，通过构造配筋温度和收缩裂缝。(4)合理设置钢筋的保护层厚度，避免因保护层过大而造成裂缝。2.2 混凝土材料控制措施(1)混凝土中水泥的品种及用量。理论研究表明大体积混凝土产生裂缝的主要原因就是水泥水化过程中释放了大量的热量。于是，我们对于桥梁中的大体积混凝土应该选择低热
6、或者中热的水泥品种。而水泥释放温度的大小及速度取决于水泥内矿物成分的不同，我们在大体积混凝土施工中应尽量使用矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥。我们应该充分利用混凝土的后期强度，以减少水泥的用量。(2)骨料的控制。在骨料的选择上应该选取粒径大强度高级配好的骨料。这样可以获得较小的空隙率及表面积，从而减少水泥的用量，降低水化热，减少干缩，减小了混凝土裂缝的开展。(3)掺加外加料和外加剂。在大体积混凝土中掺入一定量的粉煤灰后，可以增加混凝土的密实度，提高抗渗能力，改善混凝土的工作度，降低最终收缩值，减少水泥用量。要降低大体积混凝土的水泥水化热引起的内部温升，防止结构出现温度裂缝，利用粉煤灰作混凝土的掺合料
7、是最有效的方法之一。外加剂可以从以下几个方面来选择。UFA 膨胀剂，它可以等量替换水泥。并且是混凝土产生适度的膨胀。一方面保证混凝土的密实度，另一方面使混凝土内部产生压力，以抵消混凝土中产生的部分拉应力。减水缓凝剂，并应保证一定的坍落度。这样可以延缓水化热的峰值期并改善混凝土的和易性，降低水灰比以达到减少水化热的目的。2.3 施工措施混凝土施工包括混凝土的生产、运输、浇筑和温度及表面保护，是保护大体积混凝土温度裂缝的关键环节。而热应力的控制手段主要是控制混凝土的内外温差T ：TTpTr Tf式中：Tp起始浇筑温度；Tr水泥水化温升；Tf天然或人工冷却后浇筑块的稳定温度。施工时在混凝土结构内部埋
8、设冷却水管和测温点，通过冷却水循环，降低混凝土内部温度，减小内表温差，控制混凝土内外温差小于 25。 C，通过测温点测量，掌握内部各测点温度，以便及时调整冷却水的流量，并采取相应的养护措施，控制温差。同时应加强对混凝土表面的保温处理及养护。尤其是冬季施工时应适当延缓混凝土的拆模时间，可以避免混凝土表面温度骤然降低而形成较大的温度梯度。3 混凝土的裂缝检查与处理对于混凝土裂缝，应以预防为主，为此需要精心设计、施工，在实际施工情况中复杂多变，所以在实际工程中还是难免出现一些裂缝。混凝土的裂缝分为三种：表面裂缝、深层裂缝、贯穿裂缝。对于表面裂缝因为其对结构应力、耐久性和安全基本没有影响，一般不作处理。对深层裂缝和贯穿裂缝可以采取凿除裂缝，可以用风镐、风钻或人工将裂缝凿除，至看不见裂缝为止，凿槽断面为梯形再在上面浇筑混凝土。限裂钢筋，在处理较深的裂缝时，一般是在混凝土已充分冷却后，在裂缝上铺设 12 层的钢筋后再继续浇筑新混凝土。对比较严重的裂缝可以采取水泥灌浆和化学灌浆。4 结束语综上所述，虽然大体积混凝土很容易产生裂缝，但是大量的科学研究以及成功的工程实例都表明：只要我们在设计、施工工艺、材料选择以及后期的养护过程中能够充分考虑的各种因素的影响，还是完全可以避免危害结构的裂缝的产生。
