桥梁工程大体积混凝土裂缝产生原因及对策分析

1、大体积混凝土的定义
　　大体积混凝土指的是最小断面尺寸大于1㎡以上的混凝土结构，其尺寸已经大到必须采用相应的技术措施妥善处理温度差值，合理解决温度应力并控制裂缝开展的混凝土结构。其实质是由于混凝土中水泥水化要产生热量，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，其所产生的温度应力可能会使混凝土开裂。
　　2、大体积混凝土裂缝产生原因
　　2.1沉缩裂缝
　　混凝土沉缩裂缝在大体积混凝土施工中也是非常多的。主要原因是振捣不密实，沉实不足，或者骨料下沉，表层浮浆过多，且表面覆盖不及时，受风吹日晒，表面水份散失快，产生干缩，混凝土早期强度又低，不能抵抗这种变形而导致开裂。
　　2.2温度裂缝
　　2.2.1水泥水化热引起的裂缝
　　混凝土结构在硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，使混凝土表面和内部温差较大，混凝土内部膨胀高于外部，此时混凝土表面将受到很大的拉应力，而混凝土的早期抗拉强度很低，因而出现裂缝。这种温差一般仅在表面处较大，离开表面就很快减弱，因此裂缝只在接近表面的范围内发生，表面层以下结构仍保持完整。
　　2.2.2气温变化引起的裂缝
　　大体积混凝土结构在施工期间,外界气温的变化对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,外界气温越高,混凝土的浇筑温度也就会越高;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。如果外界温度下降过快,会造成很大的温度应力,极易引发混凝土的开裂。
　　2.3结构约束引起的裂缝
　　结构受到外界的约束时易引起裂缝。当大体积混凝土浇筑在约束地基上时，又没有采取特殊措施降低，放松或取消约束，导致其对温度产生变形的限制，易发生深进裂缝，直至贯穿的温度裂缝。
　　2.4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。
　　3、大体积混凝土裂缝的控制对策
　　3.1大体积混凝土配合比设计原材料的选用
　　3.1.1水泥
　　大体积混凝土原则上采用水化热低的水泥，以避免早期温度应力导致的混凝士裂缝。水泥矿物组成中C含量要低，水泥细度不宜太细。因为，C含量越高，水化放热速率越快，水泥越细，收缩越大。
　　3.1.2骨料
　　对骨料的含泥量要严格控制，要求砂含泥量小于3%，石子含泥量<1%。石子级配要良好，在大体积混凝土中宜使用粗砂或中砂。
　　3.1.3矿物掺和料
　　粉煤灰的水化热远小于水泥，7天约为水泥的l/3，28天约为水泥的l/2，因此掺加粉煤灰减小水泥用最可有效降低水化热。掺加的粉煤灰要需水性小，满足二级或二级以上的质量要求。
　　3.1.4外加剂
　　大体积混凝土， 采用缓凝型减水剂，主要目的在于延缓水泥水化放热速度，推迟热峰出现的时间，降低最高温峰值并减少总的发热量，以减少混凝士因温差而引起的裂缝。延缓混凝土的凝结时间，也有利于在浇筑大体积混凝土时不致形成施工冷接缝。
　　3.2温控措施及施工现场控制
　　3.2.1温度预测分析
　　根据现场混凝土配合比和施工中的气温气候情况及各种养护方案，采用计算机仿真技术对混凝土施工期温度场及温差进行计算机模拟动态预测，提供结构沿厚度方向的温度分布及随混凝土龄期变化情况，制定混凝土在施工期内不产生温度裂缝的温控标准及进行保温养护优化选择。
　　3.2.2混凝土浇筑方案
　　采用延缓温差梯度与降温梯度的措施，在浇筑前经详细计算安排分块、分层浇筑次序、流向、浇筑厚度、宽度、长度及前后浇筑的搭接时间;控制混凝土入模温度并加强振捣。严格控制振捣时间，移动距离和插入深度，保证振捣密实，严防漏振及过振。确保混凝土均匀密实;做好现场协调、组织管理，要有充足的人力、物力，保证施工按计划顺利进行，保证混凝土供应，确保不留冷缝;浇筑后对大体积混凝土表面较厚的水泥浆进行必要的处理(一般浇筑后3～4h内初步用水长刮尺刮平，初凝前用铁滚筒碾压两遍，再用木抹予搓平压实)以控制表面龟裂;混凝土浇灌完及拆模后，立即采取有效的保温措施并按规定覆盖养护。
　　3.2.3混凝土温度监测
　　在混凝土内部及外部设置温度测点，并且设置保温材料温度测点及养护水温度测点，现场温度监测数据由数据采集仪自动采集并进行整理分析，每一测点的温度值及各测位中心测点与表层测点的温差值，作为研究调整控温措施的依据，防止混凝土出现温度裂缝。
　　3.2.4温度应力检测
　　为反映温控效果可在少数混凝土层中埋设应变计进行温度应力检测，应变计沿水平方向布置，检测水平向应力分量。
　　3.2.5通水冷却
　　采用薄壁钢管在一些混凝土浇筑分层中布设冷却水管，冷却水管使用前进行试水，防止管道漏水、阻塞，根据混凝土内部温度监测，控制冷却水管进水流量及温度。
　　4、防裂措施展望
　　4.1采用不同型号的混凝土
　　大体积混凝土上层采用早强水泥下层采用普通水泥，这样，在内部混凝土水化热未释放之前达到混凝土抗拉强度，从而防止混凝土开裂。
　　4.2吸收温度的仪器
　　研究一种能吸收水化热的仪器，当水化热反应产生的热量时，它便开始有反应，就像人需要氧气一样。如冰箱的制冷装置、冰棒。同时，还不影响结构的受力。
　　5.结 语
　　大体积混凝土的裂缝是混凝士结构工程中比较常见的现象。大体积混凝土的裂缝控制是一项比较复杂的施工技术，要有效控制混凝土的裂缝，必须从原材料选择、配合比设计、施工过程以及养护等各环节进行严格控制。