摘要：笔者根据桥梁大体积混凝土裂缝问题是普遍而又难以解决的实际问题，本文分析了造成桥梁结构中大体积混凝土裂缝的原因并提出了一些预防、处理措施。
关键词：桥梁工程；大体积混凝土；裂缝；规避控制；措施
1 前言
随着桥梁技术的突飞猛进，大体积水泥混凝土在大型桥梁结构中应用的越来越多。水泥混凝土在国内外的应用实践表明，开裂问题已成为急需解决的问题。业主、施工、监理、质检部门，从不同角度对此进行分析，往往意见分歧很大， ，影响工程的进展。因此，有必要通过对开裂问题尤其是早期裂缝产生的原因进行综合分析，总结出比较符合实际的建议和措施，切实解决水泥混凝土施工过程中出现的裂缝问题，提高施工质量。本文将对此进行分析，探讨裂缝出现的原因及控制措施。
2 大体积混凝土的定义及裂缝类型
2. 1 大体积混凝土的定义
我国普通混凝土配合比设计规范规定：混凝土结构物实体最小尺寸不小于1 m的部位所用的混凝土即为大体积混凝土；美国规定：任何现浇混凝土，只要有可能产生温度影响的混凝土均称为大体积混凝土。
2. 2 大体积混凝土裂缝的类型大致可以分为三种类型
（1）收缩裂缝：混凝土的收缩引起收缩裂缝。
（2）温差裂缝：混凝土内部和外部的温差过大会产生裂缝。
（3）安定性裂缝：安定性裂缝表现为龟裂，主要是因水泥安定性不合格而引起。
3 大体积混凝土裂缝产生的原因
大体积混凝土结构通常具有以下特点：
（1）混凝土是脆性材料，抗拉强度只有抗压强度的1 /10左右。
（2）大体积混凝土的断面尺寸较大，由于水泥的水化热会使混凝土内部温度急剧上升，以及在以后的降温过程中，在一定的约束条件下会产生相当大的拉应力。
（3）大体积混凝土结构中通常只在表面配置少量钢筋，或者不配钢筋。因此，拉应力要由混凝土本身来承担。
3. 1 水泥水化热的影响
水泥水化过程中放出大量的热，且主要集中在浇注后的7d左右，一般每克水泥可以放出500J 左右的热量，如果以水泥用量350～550kg/m3 来计算，每m3 混凝土将放出17500～27500kJ的热量，从而使混凝土内部温度升高（可达70℃左右，甚至更高） 。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。
3. 2 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。
3. 3 外界气温湿度变化的影响
混凝土内部的温度是由浇注温度、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。浇注温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，混凝土的浇注温度也就会愈高；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干缩，也会导致混凝土裂缝的产生。
4 桥梁工程中大体积混凝土裂缝的控制
4. 1 设计控制措施
（1）精心设计混凝土配合比，混凝土配合比设计时，在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能的降低混凝土的单位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水胶比）二掺（掺高效减水剂和大体积引气剂）一高（高粉煤灰掺量） ”的设计准则，生产出“高强、高韧性、中弹、低热和高抗拉值”的抗裂混凝土。
（2）增配构造筋提高抗裂性能，配筋应采用小直径、小间距。全截面的配筋率应在0. 3% ～0. 5%之间。
（3）避免结构突变产生应力集中，在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。
（4）在易裂的边缘部位设置暗梁，提高该部位的配筋率，提高混凝土的极限拉伸。
4. 2 施工控制措施
（1）严格控制混凝土原材料的质量和技术标准，选用低水化热水泥，粗细骨料的含泥量应尽量减少（1%～1. 5%以下） 。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。
（2）采用综合措施，控制混凝土初始温度混凝土施工包括混凝土的生产、运输、浇注和温度及表面保护，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：
△T = TP+ TR – TF
式中： TP —起始浇注温度；
TR —水泥水化温升；
TF —天然或人工冷却后浇注块的稳定温度。
（3）在温度较高的情况下进行施工，我们一定要注意降低混凝土浇注时的温度。
①可以在施工现场对堆在露天的砂石用布覆盖，以减少阳光对其的辐射，同时对浇注前的砂石用冷水降温。
②在搅拌过程中向混凝土中添加冰水，这些措施都可以有效的降低混凝土的入模温度。
③在混凝土的内部通入冷却循环水，采用循环法保温养护，以便加快混凝土内部的热量散发。
④混凝土表面应该覆盖一些织物进行保温、保湿养护，这样不但可以降低混凝土内外温差，防止表面产生裂缝，还可以防止混凝土骤然降温产生贯穿裂缝，并且还可以使水泥顺利水化，防止产生湿度裂缝。
⑤为了及时掌握混凝土内部温升与表面温度变化值，可以在混凝土内埋设一定量的测温点，从而可以更好的了解混凝土的温度变化情况，一旦内外温差超过允许值25℃，好及时采取措施。如果是在冬季进行施工，因为要防止早期混凝土被冻问题，所以要求混凝土浇注时应该具有较高的浇注温度。但另一方面，正是由于天气寒冷，混凝土稳定温度一定较低，往往超过允许温差，不能防止混凝土裂缝要求。所以，混凝土浇注温度在冬季施工时一般以5～10℃为宜，在浇注混凝土以前还应该对基础及新混凝土接触的冷壁用蒸汽预热，对原材料应视气温高低进行加热。加热石料时应避免过热和过分干燥，最高温度不应超过75℃。另外还要注意运输中的保温、浇注过程中减少热量的损失以及保温养护。
4. 3 大体积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，但是由于目前采用的防止裂缝的安全系数较小，而实际情况又复杂多变，所以实际工程中还是难免出现一些裂缝。大体积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，一般用风镐、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，再在上面浇注混凝土。
5 结束语
大体积混凝土很容易产生裂缝，产生裂缝的原因很多，情形也非常复杂，除严格控制混凝土自身收缩外，还应通过对设计、施工、养护等各个环节进行科学合理控制，及时采取相应适当的措施，就能有效地控制大体积混凝土施工过程中大部分裂缝的产生，从而提高混凝土的施工质量，延长其寿命。裂缝犹如桥梁的天气预报，桥梁犹如公路的咽喉，对桥梁工程中大体积混凝土的裂缝原因与控制进行深入系统的研究，对节能、工程质量、工程经济、环境与劳动保护等方面都具有重大的意义，也保证道路的畅通，保障我国经济的平稳高速发展。
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