1、谈桥梁大体积混凝土裂缝原因及控制措施摘要：针对桥梁大体积混凝土施工特点，从配合比设计、材料选择、降温度保湿方法等方面分析了大体积混凝土产生裂缝的原因有水泥水化热的影响、混凝土的收缩、外界气温湿度变化的影响。文章对在施工中如何采取措施控制混凝土水化热的影响，有效地防止大体积混凝土裂缝的产生，提出了几点看法。关键词：大体积混凝土 裂缝 水泥水化热 施工控制中图分类号：TU375 文献标识码：A 文章编号： 1、前言 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。我国普通混凝土配合比设计规范规定：混凝土结构物中实体最小尺寸不小于 1m 的部位所用的混凝土即为大体积混凝土。裂缝是大体
2、积混凝土施工中最常见的病害，对混凝土结构强度、耐久性都有较大影响，因此必须在施工过程中采取措施预防和控制裂缝的产生。 2、大体积混凝土裂缝产生的原因 2.1 荷载引起的裂缝 大体积混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称为荷载裂缝，归纳起来主要有直接应力裂缝、次应力裂缝。直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。产生原因有：对结构进行计算时，计算模型不合理，结构受力假设与实际受力不符，荷载少算或漏算；内力与配筋计算错误，结构安全系数不够；结构设计未考虑施工的可行性，设计截面不足；钢筋设计偏少或布置错误，结构刚度不够等。施工时不加限制地堆放施工机具、材料；不了解预制结构受力特点，随
3、意翻身、起吊、运输、安装；不按设计图施工、擅自更改结构施工顺序、改变结构受力模式；未对结构作疲劳强度验算等。在使用阶段，超过设计荷载的重型车辆过桥、车辆撞击、发生大风、大雪、地震、爆炸等。2.2 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 25d 左右，从而使混凝土内部温度升高。.尤其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。 2.3 混凝土的收缩混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收缩。混凝土
4、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 3 种。在硬化初期主要是水泥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。2、4 外界气温、湿度变化大体积混凝土结构在施工期间，外界气温的变化对裂缝的产生有着很大的影响。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升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
5、下降过快，会造成很大的温度应力，极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干缩，也会导致混凝土裂缝的产生。 3、大体积混凝土裂缝控制措施 31 大体积混凝土配合比设计 1）原材料选用。水泥：由于水泥的用量直接影响着水化热的多少及混凝土温升，大体积混凝土应选用水化热较低的水泥，如低热矿渣硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥等，并尽可能减少水泥用量。细骨料：宜采用区中砂，因为使用中砂可减少水及水泥的用量。粗骨料：在可泵送情况下，选用粒径 5-20mm 连续级配石子，以减少混凝土收缩变形。含泥量：在大体积混凝土中，粗细骨料的含泥量是要害问题，若骨料中含泥量偏
6、多，不仅增加了混凝土的收缩变形，又严重降低了混凝土的抗拉强度，对抗裂的危害性很大。因此，骨料必须现场取样实测，石子的含泥量控制在 1以内，砂的含泥量控制在 2以内。掺合料：应用添加粉煤灰技术。在混凝土中掺用的粉煤灰不仅能够节约水泥，降低水化热，增加混凝土和易性，而且能够大幅度提高混凝土后期强度，推移温升峰值出现时间。2）减水剂的使用。采用减水剂，如 SF 一 1 缓凝高效减水剂；膨胀剂采用广泛使用的 U 型膨胀剂，如无水硫铝酸钙或硫酸铝） ，试验表明在混凝土添加了膨胀剂之后，混凝土内部产生的膨胀应力可以抵消一部分混凝土的收缩应力，相应地提高混凝土抗裂强度。 3.2 温控措施及施工现场控制 1）
7、通水冷却在实际施工中，我们采用在混凝土钢筋骨架内铺设冷却水管的做法，增加进出水口，加快冷却水分循坏速进，快速降低承台内部的温度。 2）降低入模温度入模温度是指混凝土从拌和、运输至入模时的温度，降低入模温度的措施主要是对原材料进行预冷。可采用冷却拌和水如深井水或掺加冰屑直接对混凝土进行降温，但由于水在混凝土中所占热容量的百分比不大，因此单凭冷却水不能完全有效地降低混凝土的入模温度，还需对粗骨料、水泥进行处理。夏季施工时，应对粗细骨料进行搭棚遮阳，防止阳光直射而引起温升，以及在拌和前对粗骨料进行喷射冷却水降温，但实践表明，只有气温在 30 以上时，上述措施的效果才比较明显。水泥一般不作预冷，只对水
8、泥罐进行自理即可，如选用浅色漆、水泥罐顶安装喷淋装置喷冷却水等。另外，尽量不要使用刚出厂的水泥。3.3 养护方法对于大体积混凝土，一般采用通水冷却、蓄水养生、保温养护等措施。采用表面全保温养护法，即利用保温材料提高新浇筑的混凝土表面和四周温度，减少混凝土的内外温差，这是一种比较简便有效的温度控制方法。对于每一结构，都采用铜电阻测温设备进行测温控制，根据温差确定保温措施。保证混凝土内外温差，将混凝土表面和模板外侧温差控制在 10 左右。 4、大体积混凝土的裂缝检查与处理 大体积混凝土的裂缝分为 3 种：表面裂缝、深层裂缝、贯穿裂缝。对于表面裂缝因其对结构力、耐久性和安全基本没有影响，一般不作处理
9、。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 I2 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。水泥灌浆适用于裂缝宽度在 0.5mm 以上时，对于裂缝宽度小于 0.5mm 时应采取化学灌浆。化学灌浆材料一般使用环氧一糠醛丙酮系等浆材。 5、结束语 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。 参考文献： 王铁梦.工程结构裂缝控制M.北京：中国建筑工业出版社.2006 袁广林，黄方意，沈华，等.大体积混凝土施工期的水化热温度场及温度应力研究J.混凝土.2005
