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【摘要】本文就桥梁大体积混凝土裂缝产生的原因进行了分析，如何防止危害结构的裂缝产生,保证桥梁工程的安全,提出了防止桥梁工程裂缝的控制措施。
【关键词】裂缝；影响；原因；措施
1.工程概况
某大型桥梁，全长1850.米，采用塔、梁、墩固结体系，桥面净宽18米，其中：主桥由两孔160m（跨为2×160米）独塔混凝土斜拉桥与21孔50m连续箱梁组成，全长1400m，引桥由20孔16m先张法预应力混凝土空心板组成，全长315m，塔高85米(自桥面起)。全桥有26个扩大基础，26个承台，每个圬工量基本在百十方以上，大的达到五百多方，墩身最高达73m，帽梁基本上也在百方以上，均属大体积混凝土。
2.桥梁大体积混凝土裂缝产生的原因
桥墩大体积混凝土裂缝产生的原因是由于收缩变形受到限制，在混凝土中产生拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度，混凝土就不裂，因此，冷缩、干缩，限制条件是裂缝产生的主要因素。
2.1冷缩的影响
当浇注温度高时，内外温差和总降温差增大，容易引起表面裂缝和贯通裂缝。水泥的水化是混凝土的主要内热源，是影响温差的关键因素，在大体积混凝土中单方水泥用量和水泥品种选择至关重要。
2.2干缩变形的影响
干缩是混凝土中自由水蒸发，引起体积收缩变形。新拌混凝土中只有20%的水参与水化，80%的水在硬化过程中要蒸发，干缩这是一个不可忽视的变形值，它的增加，也就相应措施增加了降温差。
2.3温差影响
混凝土具有热胀冷缩的性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。温度裂缝的特征主要足表而裂缝的走向一般无规律性，深层或贯穿裂缝的走向一般与主筋平行或接近平行；裂缝宽度大小不一，受温度变化的影响热细冷宽。表面温度裂缝常出现在现浇混凝土l～2 d之间，深层温度裂缝与贯穿温度裂缝常开始出现在现浇混凝土21 d后。
2.4地基基础变形的影响
由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。，地基基础变形引起的裂缝常出现在钢筋上方、结构变化处，常开始出现在现浇混凝土之后10min到3h内。主要原因是由于混凝土在塑性状态下其基础、支架等有不均匀沉降，使局部混凝土变形受约束而产生裂缝。其次是由于重力作用使混凝土中较重颗粒下沉而使水泥浆上浮，当这种下沉受到钢筋、模板作用时就会产生裂缝。
2.5冻胀引起的影响
当大气温度低于零度时，吸水饱和的混凝上出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀9％，因而混凝上产生膨胀应力；同时混凝土凝胶孔中的过冰水在微观结构中迁移和重分布，使混凝土中膨胀力加大，混凝土强度降低，导致裂缝出现。
2.6龟裂
产生桥梁裂缝的另一个主要是因水泥安定性不合格而引起的龟裂问题，也是值得注意的方面。
3.防止桥梁大体积裂缝的措施
3.1防止水化热过大产生温度裂缝的措施
3.1.1配制混凝土时，选用水化热较低的水泥。
3.1.2选择合适的砂石级配，在保证混凝土强度的前提下，尽量减少水泥用量或掺用混合材料（如粉煤灰），使水化热相应降低。
3.1.3掺用木钙减水剂或高效减水剂以减少用水量，增加混凝土的坍落度。
3.1.4降低混凝土的入模温度。
3.1.5必要时采用人工导热法，即在混凝土内部埋设冷却管，用循环水降温。
3.1.6夏季施工时，要有防护措施，尽量用低温的水搅拌混凝土。
3.2合理选择原材料，优化混凝土配合比
3.2.1水泥品种选择和用量控制,水泥水化热的大量积聚，使混凝土出现早期温升和后期降温现象。由于矿物成分及掺和料含量的不同，水泥的水化热差异较大。为了降低水泥的水化热、减小混凝土的体积变形，大体积混凝土应选用中热或低热的水泥品种。
3.2.2掺加外加料,在混凝土中掺入一定量的粉煤灰后，在混凝土用水量不变的条件下，由于粉煤灰颗粒成球状并具有“滚珠效应”，可以起到显著改善混凝土和易性的效能。若保持混凝土拌合物原有的流动性不变，则可减少单位用水量，从而提高混凝土的密实性和强度。因此，在混凝土中掺入适量的粉煤灰，不仅可以满足混凝土的和易性，还可以降低水化热。
3.2.3掺加外加剂,在大体积混凝土工程中通常都掺入一定的外加剂，一般可在混凝土中加入粉煤灰或木质素磺酸钙减水剂，如在混凝土中按水泥重量的0.25%掺减水剂，可减少10%左右的水泥。在降低混凝土成本同时，也大大改善了混凝土的性能。一方面，由于外掺剂取代了部分水泥用量，降低了水化热，从而降低了混凝土内外部的温差，有利于防裂；另一方面，这种减水剂可以缓凝，在大体积混凝土中可以避免冷接缝，提高工作性及流动性，有利于泵送。
3.3改善约束条件
混凝土应力的大小取决于结构的约束情况，而约束作用的大小，与分缝间距有密切关系。合理的分缝能减轻约束作用，缩小约束范围。一般分缝间距控制在12m～18m为宜。后浇缝的宽度应考虑便于拆模满足同截面钢筋搭接比度的要求，以不小于1m为宜。后澆缝混凝土宜选用膨胀水泥配制。其开始浇筑时间应在全体结构浇灌完40天以后进行。改善约束条件，还要按设计要求3cm伸缩缝施工时必须保证（铺设3cm厚泡沫塑料）不同基础重叠处铺设油毡，使基础混凝土在温度变化时可自由伸缩。加强混凝土的振捣，提高混凝土密实度，保证施工质量；在应力集中部位增强构造配筋，提高混凝土抗裂性。
3.4采用合理浇筑和养护措施
3.4.1浇筑要点,大体积混凝土的浇筑，应根据整体连续浇筑的要求，结合构件尺寸的大小等具体情况选用全面分层法、分段分层法、斜面分层法等方法。还要遵循大体积混凝土施工中已经形成的“分段定点，一个坡度，薄层浇筑，循序渐进，一次到顶”的原则。为了减少大体积混凝土底板的内外约束，浇筑前宜在基层设置滑移层。为了加强分层浇筑层间的结合，可以采取在下层混凝土表面设置键槽的办法。浇筑温度宜控制在25以下。因此，必须合理安排施工时间，尽量避免在高温时段进行混凝土浇筑。同时要尽量加快施工速度、缩短浇筑时间，尽量降低混凝土的浇筑温度，减少结构物的内外温差，并延长混凝土的初凝时间。二次振捣能减少混凝土的内部裂缝，增强混凝土的密实性，从而提高混凝土的抗裂性。
3.4.2养护措施,在每次混凝土浇筑完毕后，应及时按温控技术措施的要求进行保温养护。不同施工季节应选择不同的混凝土养护方法。夏季施工时，要采用草帘覆盖、蓄水、洒水、喷水等温降方法进行养护；正常气温时，可喷刷养生液养护；冬季施工时，可使用保温材料来提高混凝土的表面温度，也可用薄膜养生液、塑料薄膜等封闭料对混凝土保温、保湿，在寒冷季节可搭设挡风保温棚。
4.小结
综上所述，大体积混凝土的裂纹是可以控制的，其关键就在于采取措施控制水泥水化热引起的温度变化，尤其是从设计上、施工过程中对混凝土裂缝做到有效的控制，这样才能解决大体积混凝土裂纹的质量问题。
【关键词】裂缝；影响；原因；措施
1.工程概况
某大型桥梁，全长1850.米，采用塔、梁、墩固结体系，桥面净宽18米，其中：主桥由两孔160m（跨为2×160米）独塔混凝土斜拉桥与21孔50m连续箱梁组成，全长1400m，引桥由20孔16m先张法预应力混凝土空心板组成，全长315m，塔高85米(自桥面起)。全桥有26个扩大基础，26个承台，每个圬工量基本在百十方以上，大的达到五百多方，墩身最高达73m，帽梁基本上也在百方以上，均属大体积混凝土。
2.桥梁大体积混凝土裂缝产生的原因
桥墩大体积混凝土裂缝产生的原因是由于收缩变形受到限制，在混凝土中产生拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度，混凝土就不裂，因此，冷缩、干缩，限制条件是裂缝产生的主要因素。
2.1冷缩的影响
当浇注温度高时，内外温差和总降温差增大，容易引起表面裂缝和贯通裂缝。水泥的水化是混凝土的主要内热源，是影响温差的关键因素，在大体积混凝土中单方水泥用量和水泥品种选择至关重要。
2.2干缩变形的影响
干缩是混凝土中自由水蒸发，引起体积收缩变形。新拌混凝土中只有20%的水参与水化，80%的水在硬化过程中要蒸发，干缩这是一个不可忽视的变形值，它的增加，也就相应措施增加了降温差。
2.3温差影响
混凝土具有热胀冷缩的性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。温度裂缝的特征主要足表而裂缝的走向一般无规律性，深层或贯穿裂缝的走向一般与主筋平行或接近平行；裂缝宽度大小不一，受温度变化的影响热细冷宽。表面温度裂缝常出现在现浇混凝土l～2 d之间，深层温度裂缝与贯穿温度裂缝常开始出现在现浇混凝土21 d后。
2.4地基基础变形的影响
由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。，地基基础变形引起的裂缝常出现在钢筋上方、结构变化处，常开始出现在现浇混凝土之后10min到3h内。主要原因是由于混凝土在塑性状态下其基础、支架等有不均匀沉降，使局部混凝土变形受约束而产生裂缝。其次是由于重力作用使混凝土中较重颗粒下沉而使水泥浆上浮，当这种下沉受到钢筋、模板作用时就会产生裂缝。
2.5冻胀引起的影响
当大气温度低于零度时，吸水饱和的混凝上出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀9％，因而混凝上产生膨胀应力；同时混凝土凝胶孔中的过冰水在微观结构中迁移和重分布，使混凝土中膨胀力加大，混凝土强度降低，导致裂缝出现。
2.6龟裂
产生桥梁裂缝的另一个主要是因水泥安定性不合格而引起的龟裂问题，也是值得注意的方面。
3.防止桥梁大体积裂缝的措施
3.1防止水化热过大产生温度裂缝的措施
3.1.1配制混凝土时，选用水化热较低的水泥。
3.1.2选择合适的砂石级配，在保证混凝土强度的前提下，尽量减少水泥用量或掺用混合材料（如粉煤灰），使水化热相应降低。
3.1.3掺用木钙减水剂或高效减水剂以减少用水量，增加混凝土的坍落度。
3.1.4降低混凝土的入模温度。
3.1.5必要时采用人工导热法，即在混凝土内部埋设冷却管，用循环水降温。
3.1.6夏季施工时，要有防护措施，尽量用低温的水搅拌混凝土。
3.2合理选择原材料，优化混凝土配合比
3.2.1水泥品种选择和用量控制,水泥水化热的大量积聚，使混凝土出现早期温升和后期降温现象。由于矿物成分及掺和料含量的不同，水泥的水化热差异较大。为了降低水泥的水化热、减小混凝土的体积变形，大体积混凝土应选用中热或低热的水泥品种。
3.2.2掺加外加料,在混凝土中掺入一定量的粉煤灰后，在混凝土用水量不变的条件下，由于粉煤灰颗粒成球状并具有“滚珠效应”，可以起到显著改善混凝土和易性的效能。若保持混凝土拌合物原有的流动性不变，则可减少单位用水量，从而提高混凝土的密实性和强度。因此，在混凝土中掺入适量的粉煤灰，不仅可以满足混凝土的和易性，还可以降低水化热。
3.2.3掺加外加剂,在大体积混凝土工程中通常都掺入一定的外加剂，一般可在混凝土中加入粉煤灰或木质素磺酸钙减水剂，如在混凝土中按水泥重量的0.25%掺减水剂，可减少10%左右的水泥。在降低混凝土成本同时，也大大改善了混凝土的性能。一方面，由于外掺剂取代了部分水泥用量，降低了水化热，从而降低了混凝土内外部的温差，有利于防裂；另一方面，这种减水剂可以缓凝，在大体积混凝土中可以避免冷接缝，提高工作性及流动性，有利于泵送。
3.3改善约束条件
混凝土应力的大小取决于结构的约束情况，而约束作用的大小，与分缝间距有密切关系。合理的分缝能减轻约束作用，缩小约束范围。一般分缝间距控制在12m～18m为宜。后浇缝的宽度应考虑便于拆模满足同截面钢筋搭接比度的要求，以不小于1m为宜。后澆缝混凝土宜选用膨胀水泥配制。其开始浇筑时间应在全体结构浇灌完40天以后进行。改善约束条件，还要按设计要求3cm伸缩缝施工时必须保证（铺设3cm厚泡沫塑料）不同基础重叠处铺设油毡，使基础混凝土在温度变化时可自由伸缩。加强混凝土的振捣，提高混凝土密实度，保证施工质量；在应力集中部位增强构造配筋，提高混凝土抗裂性。
3.4采用合理浇筑和养护措施
3.4.1浇筑要点,大体积混凝土的浇筑，应根据整体连续浇筑的要求，结合构件尺寸的大小等具体情况选用全面分层法、分段分层法、斜面分层法等方法。还要遵循大体积混凝土施工中已经形成的“分段定点，一个坡度，薄层浇筑，循序渐进，一次到顶”的原则。为了减少大体积混凝土底板的内外约束，浇筑前宜在基层设置滑移层。为了加强分层浇筑层间的结合，可以采取在下层混凝土表面设置键槽的办法。浇筑温度宜控制在25以下。因此，必须合理安排施工时间，尽量避免在高温时段进行混凝土浇筑。同时要尽量加快施工速度、缩短浇筑时间，尽量降低混凝土的浇筑温度，减少结构物的内外温差，并延长混凝土的初凝时间。二次振捣能减少混凝土的内部裂缝，增强混凝土的密实性，从而提高混凝土的抗裂性。
3.4.2养护措施,在每次混凝土浇筑完毕后，应及时按温控技术措施的要求进行保温养护。不同施工季节应选择不同的混凝土养护方法。夏季施工时，要采用草帘覆盖、蓄水、洒水、喷水等温降方法进行养护；正常气温时，可喷刷养生液养护；冬季施工时，可使用保温材料来提高混凝土的表面温度，也可用薄膜养生液、塑料薄膜等封闭料对混凝土保温、保湿，在寒冷季节可搭设挡风保温棚。
4.小结
综上所述，大体积混凝土的裂纹是可以控制的，其关键就在于采取措施控制水泥水化热引起的温度变化，尤其是从设计上、施工过程中对混凝土裂缝做到有效的控制，这样才能解决大体积混凝土裂纹的质量问题。