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摘要：桥梁大体积混凝土出现裂缝是一项复杂的系统工程, 产生裂缝的原因很多, 且工程又千差万别, 但只要我们在设计、施工工艺、材料选择以及后期的养护过程中能够充分考虑各种因素的影响, 在施工过程中多观察、总结, 结合多种预防处理措施, 混凝土的裂缝是完全可以控制在允许范围内的。本文分析了混凝土裂缝的类型及开裂原因，总结了裂缝的控制措施。
关键词：大体积混凝土裂缝控制类型原因措施
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
大体积混凝土由于其自身特点，产生裂缝的机率较大。裂缝发生在施工期和使用期，虽然其原因复杂多变，但都不同程度地对结构物产生影响甚至危害，使钢筋锈蚀，降低承载能力、耐久性与使用寿命。如何预防和控制裂缝使其得以避免或减少一直成为工程技术界关注的技术课题。
一、混凝土裂缝的类型及开裂原因分析
1、温度裂缝
温度应力引起的裂缝即为温度裂缝。此类裂缝是大体积混凝土裂缝防治的主要对象， 它主要是由温差造成的， 是由于混凝土内外温差和收缩作用， 混凝土温度应力和收缩应力大于混凝土抗拉强度而产生的裂缝。较大体积混凝土与普通混凝土表面上看只是厚度不同， 但其实质是由于混凝土中水泥水化产生热量， 较大体积混凝土内部的热量不如表面的热量散失得快， 造成内外温差过大， 当这种内外温差在混凝土凝结初期产生的拉应力超过混凝土抗压强度时， 就会导致混凝土裂缝； 另外， 在拆模前后， 表面温度降低很快， 造成了温度陡降， 也会导致裂缝的产生； 当混凝土内部达到最高温度后， 热量逐渐散发而达到环境温度， 它们与最高温度的差值就是内部温差。这几种温差都会产生温度裂缝， 但主要还是由水化热引起的内外温差而产生的裂缝。
2、干缩裂缝
与普通混凝土一样， 大体积混凝土干缩裂缝也多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。混凝土硬化后， 在干燥的外部环境下， 混凝土内部的水分不断向外散失， 表面水分损失过快， 变形较大， 内部湿度变化及变形较小， 引起混凝土由外向内的干缩变形且这种收缩变形是不可逆的。较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束， 产生较大拉应力而产生裂缝。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝，较为细小。
3、塑性收缩裂缝
在混凝土凝结之前， 因表面水分散失较快而产生收缩， 这时混凝土的泌水现象明显减小， 如果表面蒸发损失的水分不能及时得到补充， 这时混凝土尚处于塑性状态， 稍有拉力作用， 混凝土的表面就会出现分布不均匀的裂缝， 在水泥活性大、混凝土温度较高， 或在水灰比较低的条件下会加剧而引起开裂。出现裂缝以后， 混凝土体内的水分蒸发进一步加大， 裂缝进一步扩展。塑性收缩裂缝一般在夏季干热或大风天气出现， 裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一、互不连贯状态。影响混凝土塑性收缩开裂的主要原因有水灰比、凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等等。
4、沉陷裂缝
此类裂缝主要是由于桥梁基础结构所处的地基土质不均、松软， 回填不实或基坑长时间浸泡等造成不均匀沉降所致； 特别是在北方地区冬季施工， 模板支撑在冻土上， 冻土消融后产生不均匀沉降， 致使混凝土基础结构产生沉陷裂缝。此类裂缝多为进深较大或贯穿性裂缝， 危害较大，其走向常与沉陷情况有关， 一般与地面垂直或呈30°～45°角， 裂缝宽度与沉降量成正比关系。
二、裂缝的控制措施
1、设计措施
（1）设计采取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）重视构造措施，通过构造配筋控制温度和收缩裂缝。
（4）合理设置钢筋保护层的厚度，避免因保护层厚度过大造成保护层开裂。
（5）根据工程实际，进行相关的试验和研究，以指导设计。
2、材料的选择
（1）水泥：应尽量选用水化热低、凝结时间长的水泥，优先采用中、低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥。
（2）骨料：粗骨料宜采用连续级配，细骨料宜选用中粗砂，在现场条件许可和保证质量的前提下，应尽量选用粒径相对较大的粗骨料、级配良好的中粗砂及合理的砂率。
（3）掺合料：在保证混凝土强度的基础上掺加适量粉煤灰，可改善混凝土的和易性和可泵性，减少水泥用量，从而达到降低水化热的目的，但掺量不宜过大，否则会出现早期强度低、低温泌水大的现象。
（4）外加剂：为增加混凝土的流动性，提高水泥水化率，从而降低水化热，应掺加适量的缓凝型减水剂，有些混凝土根据需要还要加入其他外加剂，如引气剂、膨胀剂、泵送剂等。
3、配合比设计
混凝土配合比设计优化的原则是在满足混凝土强度和耐久性要求的同时，尽可能地减少水泥用量，提高混凝土的流动性，以及改善混凝土的和易性，并且要经过反复试验，从中优选出适合的配合比。
4、施工措施
（1）降低混凝土的浇筑入模温度：调整浇筑时间，尽量选择气温较低的时段施工，避免因暴晒而影响大体积砼的浇筑质量。炎热的夏季，应尽量选择夜间施工；水泥、粉煤灰和矿粉等应至少提前一周备好，让其自然冷却，控制水泥温度不高于50 ℃；在施工现场，应为堆在露天的骨料搭设遮阳装置以减少阳光的照射，砂石应采用冷水降温；拌和用水采用在拌和水中加入冰块，控制拌和用水水温在15 ℃左右；运输车采用遮阳隔热措施；混凝土泵管用麻袋或无纺布包裹，并经常洒水降温，避免日光曝晒使混凝土在泵送过程中升温过快。
（2）优化混凝土的浇筑方案：对混凝土初凝时间严格控制在12 h 以上，避免因混凝土内部水化热过快产生温度裂缝；对混凝土分层浇筑，间接地增加散热面，避免温度积聚；对混凝土进行二次收浆，防止混凝土表面发生龟裂。
（3）合理的振捣：应使用高频振动器振捣。使用插入式振捣器时，应快插慢拔，振动器应尽量插入下层混凝土5～10 cm 处，插点应均匀排列，逐点移动，按顺序进行，做到均匀振实。振动器的插点间距不应大于振动器作用半径的1.5 倍。振捣棒不得触及钢筋和模板。振捣时间控制在10～15 s，待混凝土面平坦，混凝土面不再下沉时，停止排气，开始浮浆后终止振捣，并严格控制时间，不可过振。混凝土浇筑终了以后3～4 h，在混凝土接近初凝之前进行二次振捣，并及时进行二次抹平。混凝土振捣过程中如果出现泌水现象，应及时把泌水汇集起来排出模板外。
（4）埋设冷却水管：在混凝土内部预埋冷却水管，用循环水进行导热、散热，可以有效降低混凝土内部的温度。每层冷却水管被混凝土覆盖后，即可开始通水循环冷却，通水时间视混凝土温升、温降情况而定。通水循环冷却任务完成后，应及时在冷却水管内压注水泥浆并封闭。
5、温控监测
为检验施工质量和温控效果，及时掌握温控信息，及时调整和改进温控措施，应进行温度控制监测。即在混凝土中埋入一定数量的温度传感器，测量混凝土不同部位的温度变化过程，检验不同时期的温度特性和温差标准。测温点布置的平面间距一般为6～7 m，竖向布置测温管可根据混凝土结构厚度分体内下部、中部、表面布置。测温管安装位置要准确，固定要牢固。测温工作应在混凝土浇筑后立即进行，且连续不断，直到温度变化基本稳定。测温过程中宜及时绘制出各点温度变化曲线和断面的温度变化曲线，若发现温控数值异常，应及时采取相应的措施。
6、混凝土养护
混凝土养护对于保证大体积混凝土的工程质量是一项十分关键的工作。保温养护的作用：①减少混凝土表面的热扩散，减少混凝土表面的温度梯度，防止产生表面裂缝。②延长散热时间，充分发挥混凝土的潜力和材料的松弛特性。使混凝土的平均总温差所产生的拉应力小于混凝土的抗拉强度，防止产生贯穿裂缝。
保湿养护的作用：①适宜的潮湿条件可防止混凝土表面脱水而产生干缩裂缝。②混凝土在潮湿条件下，可使水泥的水化作用顺利进行，从而提高混凝土的极限拉伸强度。混凝土施工后，应立即进行养护，普通混凝土养护时间不少于14 天，掺粉煤灰混凝土养护时间不少于21 天。混凝土的外露部分用麻袋、土工布或保温被等覆盖，应经常洒水，使混凝土表面保持充分湿润。在混凝土养护过程中，应根据实测的温差情况及时调整养护方式。
参考文献：
[1] 杨罗飞.白河大桥独柱墩预应力盖梁抱箍法施工技术[J]. 公路交通技术. 2012(04)
[2] 陈冠军.真空辅助压浆技术施工难点研究和改进[J]. 公路交通技术. 2012(04)
[3] 李宏安,張耀元,张新.浅析混凝土桥梁温度效应及裂缝控制[J]. 华东公路. 2012(04)
[4] 王亚军.后张法预应力箱梁桥混凝土质量通病预防[J]. 山西建筑. 2012(26)
关键词：大体积混凝土裂缝控制类型原因措施
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
大体积混凝土由于其自身特点，产生裂缝的机率较大。裂缝发生在施工期和使用期，虽然其原因复杂多变，但都不同程度地对结构物产生影响甚至危害，使钢筋锈蚀，降低承载能力、耐久性与使用寿命。如何预防和控制裂缝使其得以避免或减少一直成为工程技术界关注的技术课题。
一、混凝土裂缝的类型及开裂原因分析
1、温度裂缝
温度应力引起的裂缝即为温度裂缝。此类裂缝是大体积混凝土裂缝防治的主要对象， 它主要是由温差造成的， 是由于混凝土内外温差和收缩作用， 混凝土温度应力和收缩应力大于混凝土抗拉强度而产生的裂缝。较大体积混凝土与普通混凝土表面上看只是厚度不同， 但其实质是由于混凝土中水泥水化产生热量， 较大体积混凝土内部的热量不如表面的热量散失得快， 造成内外温差过大， 当这种内外温差在混凝土凝结初期产生的拉应力超过混凝土抗压强度时， 就会导致混凝土裂缝； 另外， 在拆模前后， 表面温度降低很快， 造成了温度陡降， 也会导致裂缝的产生； 当混凝土内部达到最高温度后， 热量逐渐散发而达到环境温度， 它们与最高温度的差值就是内部温差。这几种温差都会产生温度裂缝， 但主要还是由水化热引起的内外温差而产生的裂缝。
2、干缩裂缝
与普通混凝土一样， 大体积混凝土干缩裂缝也多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。混凝土硬化后， 在干燥的外部环境下， 混凝土内部的水分不断向外散失， 表面水分损失过快， 变形较大， 内部湿度变化及变形较小， 引起混凝土由外向内的干缩变形且这种收缩变形是不可逆的。较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束， 产生较大拉应力而产生裂缝。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝，较为细小。
3、塑性收缩裂缝
在混凝土凝结之前， 因表面水分散失较快而产生收缩， 这时混凝土的泌水现象明显减小， 如果表面蒸发损失的水分不能及时得到补充， 这时混凝土尚处于塑性状态， 稍有拉力作用， 混凝土的表面就会出现分布不均匀的裂缝， 在水泥活性大、混凝土温度较高， 或在水灰比较低的条件下会加剧而引起开裂。出现裂缝以后， 混凝土体内的水分蒸发进一步加大， 裂缝进一步扩展。塑性收缩裂缝一般在夏季干热或大风天气出现， 裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一、互不连贯状态。影响混凝土塑性收缩开裂的主要原因有水灰比、凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等等。
4、沉陷裂缝
此类裂缝主要是由于桥梁基础结构所处的地基土质不均、松软， 回填不实或基坑长时间浸泡等造成不均匀沉降所致； 特别是在北方地区冬季施工， 模板支撑在冻土上， 冻土消融后产生不均匀沉降， 致使混凝土基础结构产生沉陷裂缝。此类裂缝多为进深较大或贯穿性裂缝， 危害较大，其走向常与沉陷情况有关， 一般与地面垂直或呈30°～45°角， 裂缝宽度与沉降量成正比关系。
二、裂缝的控制措施
1、设计措施
（1）设计采取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）重视构造措施，通过构造配筋控制温度和收缩裂缝。
（4）合理设置钢筋保护层的厚度，避免因保护层厚度过大造成保护层开裂。
（5）根据工程实际，进行相关的试验和研究，以指导设计。
2、材料的选择
（1）水泥：应尽量选用水化热低、凝结时间长的水泥，优先采用中、低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥。
（2）骨料：粗骨料宜采用连续级配，细骨料宜选用中粗砂，在现场条件许可和保证质量的前提下，应尽量选用粒径相对较大的粗骨料、级配良好的中粗砂及合理的砂率。
（3）掺合料：在保证混凝土强度的基础上掺加适量粉煤灰，可改善混凝土的和易性和可泵性，减少水泥用量，从而达到降低水化热的目的，但掺量不宜过大，否则会出现早期强度低、低温泌水大的现象。
（4）外加剂：为增加混凝土的流动性，提高水泥水化率，从而降低水化热，应掺加适量的缓凝型减水剂，有些混凝土根据需要还要加入其他外加剂，如引气剂、膨胀剂、泵送剂等。
3、配合比设计
混凝土配合比设计优化的原则是在满足混凝土强度和耐久性要求的同时，尽可能地减少水泥用量，提高混凝土的流动性，以及改善混凝土的和易性，并且要经过反复试验，从中优选出适合的配合比。
4、施工措施
（1）降低混凝土的浇筑入模温度：调整浇筑时间，尽量选择气温较低的时段施工，避免因暴晒而影响大体积砼的浇筑质量。炎热的夏季，应尽量选择夜间施工；水泥、粉煤灰和矿粉等应至少提前一周备好，让其自然冷却，控制水泥温度不高于50 ℃；在施工现场，应为堆在露天的骨料搭设遮阳装置以减少阳光的照射，砂石应采用冷水降温；拌和用水采用在拌和水中加入冰块，控制拌和用水水温在15 ℃左右；运输车采用遮阳隔热措施；混凝土泵管用麻袋或无纺布包裹，并经常洒水降温，避免日光曝晒使混凝土在泵送过程中升温过快。
（2）优化混凝土的浇筑方案：对混凝土初凝时间严格控制在12 h 以上，避免因混凝土内部水化热过快产生温度裂缝；对混凝土分层浇筑，间接地增加散热面，避免温度积聚；对混凝土进行二次收浆，防止混凝土表面发生龟裂。
（3）合理的振捣：应使用高频振动器振捣。使用插入式振捣器时，应快插慢拔，振动器应尽量插入下层混凝土5～10 cm 处，插点应均匀排列，逐点移动，按顺序进行，做到均匀振实。振动器的插点间距不应大于振动器作用半径的1.5 倍。振捣棒不得触及钢筋和模板。振捣时间控制在10～15 s，待混凝土面平坦，混凝土面不再下沉时，停止排气，开始浮浆后终止振捣，并严格控制时间，不可过振。混凝土浇筑终了以后3～4 h，在混凝土接近初凝之前进行二次振捣，并及时进行二次抹平。混凝土振捣过程中如果出现泌水现象，应及时把泌水汇集起来排出模板外。
（4）埋设冷却水管：在混凝土内部预埋冷却水管，用循环水进行导热、散热，可以有效降低混凝土内部的温度。每层冷却水管被混凝土覆盖后，即可开始通水循环冷却，通水时间视混凝土温升、温降情况而定。通水循环冷却任务完成后，应及时在冷却水管内压注水泥浆并封闭。
5、温控监测
为检验施工质量和温控效果，及时掌握温控信息，及时调整和改进温控措施，应进行温度控制监测。即在混凝土中埋入一定数量的温度传感器，测量混凝土不同部位的温度变化过程，检验不同时期的温度特性和温差标准。测温点布置的平面间距一般为6～7 m，竖向布置测温管可根据混凝土结构厚度分体内下部、中部、表面布置。测温管安装位置要准确，固定要牢固。测温工作应在混凝土浇筑后立即进行，且连续不断，直到温度变化基本稳定。测温过程中宜及时绘制出各点温度变化曲线和断面的温度变化曲线，若发现温控数值异常，应及时采取相应的措施。
6、混凝土养护
混凝土养护对于保证大体积混凝土的工程质量是一项十分关键的工作。保温养护的作用：①减少混凝土表面的热扩散，减少混凝土表面的温度梯度，防止产生表面裂缝。②延长散热时间，充分发挥混凝土的潜力和材料的松弛特性。使混凝土的平均总温差所产生的拉应力小于混凝土的抗拉强度，防止产生贯穿裂缝。
保湿养护的作用：①适宜的潮湿条件可防止混凝土表面脱水而产生干缩裂缝。②混凝土在潮湿条件下，可使水泥的水化作用顺利进行，从而提高混凝土的极限拉伸强度。混凝土施工后，应立即进行养护，普通混凝土养护时间不少于14 天，掺粉煤灰混凝土养护时间不少于21 天。混凝土的外露部分用麻袋、土工布或保温被等覆盖，应经常洒水，使混凝土表面保持充分湿润。在混凝土养护过程中，应根据实测的温差情况及时调整养护方式。
参考文献：
[1] 杨罗飞.白河大桥独柱墩预应力盖梁抱箍法施工技术[J]. 公路交通技术. 2012(04)
[2] 陈冠军.真空辅助压浆技术施工难点研究和改进[J]. 公路交通技术. 2012(04)
[3] 李宏安,張耀元,张新.浅析混凝土桥梁温度效应及裂缝控制[J]. 华东公路. 2012(04)
[4] 王亚军.后张法预应力箱梁桥混凝土质量通病预防[J]. 山西建筑. 2012(26)