摘要：随着经济的快速发展，我国的交通条件越来越便利，近年来，桥梁施工技术也得到了极大地提高，大体积混凝土技术在公路桥梁施工中得到了广泛的应用。但是这一技术广泛运用的同时也出现了很多的弊端，大体积混凝土施工出现裂缝成为了困扰施工人员最突出的问题，本文就大体积混凝土施工出现裂缝这一问题展开分析，并就此问题提出相关防治措施。
关键词：桥梁；大体积混凝土施工；裂缝类型
混凝土裂缝是由于混凝土结构由于内外因素的作用而产生的物理结构变化，而裂缝是混凝土结构物承载能力、耐久性及防水性降低的主要原因。
一、混凝土出现裂缝的类型及成因
1、温度应力引起的裂缝，又称温度裂缝
温度裂缝是由于混凝土的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是所产生的裂缝。较大体积的混凝土内部热量没有表面的热量散失的快，造成内外温差较大，当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，就会导致混凝土出现裂缝。通常情况下，缝宽为20-40mm，是大体积混凝土防治的主要对象。
图1
其主要原因有以下几种：
①水泥水化热引起过大的温差。如大体积混凝土内部温差过大或大体积钢筋混凝土板因内外温差过大而产生裂缝。②桥梁表面受热膨胀或降温收缩。③温度骤降使现浇混凝土柱才产生竖向裂缝。④混凝土凝固后表面失水过快，使结构表面产生不规则发丝裂缝。
2、干缩裂缝
与普通混凝土相同，大体积混凝土干缩裂缝多出现在混凝土养护一段时间后或浇筑完混凝土一周左右。裂缝多为表面性，宽度较细，其走向纵横交错，没有规律，整体性结构多发生在结构变截面处，其产生的常见原因有以下几种：
①混凝土在硬化过程中由于水分蒸发、体积逐渐缩小。②有时候施工水灰比掌握不恰当，造成水灰比偏大混凝土过稀，使混凝土表面水分蒸发较快。
3、塑性收缩裂缝
新拌好的混凝土处在泌水过程中或者泌水后的柔软塑性状态时，受内外因的影响，有时表面会产生杂乱或定向的裂纹，这种裂纹称之为塑性收缩裂缝。其主要发生在混凝土暴露表面，裂缝深度一般不大。
塑性收缩裂缝出现的主要原因一方面是在混凝土浇筑密实后，由于混凝土原材料存在的密度、质量、形状等差异，沉降和泌水同时进行，对于大水灰比或明显泌水的混凝土，上表面的水分蒸发后，混凝土的体积比发生沉降和泌水前的体积有所减少；另一方面是混凝土表面失水速率过快，形成凹液面，产生毛细管负压力，混凝土尚未硬化，弹性模量很低，开始出现塑性收缩。同时若混凝土表面的抗拉强度低于限制收缩导致的拉应力时，开始出现塑性收缩。
4、化学减缩裂缝
水泥水化产物总体积小于反应物（水泥＋水）总体积导致的体积收缩。在混凝土凝结硬化过程发生。这种混凝土因物理化学作用而产生的体积缩小现象称为化学收缩裂缝。产生的原因可分为沉缩、自收缩、物理收缩和碳化收缩。
①沉缩是指砼浇注成型后，固体颗粒下沉，水分上浮，混凝土表面产生泌水，混凝土体积减小；②自收缩是指混凝土在恒温绝湿条件下，由于胶凝材料的水化反应产生的化学收缩表现在宏观体积上的收缩现象；③物理收缩指混凝土在空气中由于失水引起体积减少，又叫干燥收缩；④碳化收缩是由空气中二氧化碳作用引起的体积减少导致。
二、防止裂缝产生的措施
根据以上所述，大体积混凝土的裂缝破坏了桥梁结构的完整性、耐久性、防水性，危害严重，必须加以控制。主要可以从以下几个方面入手：选择混凝土组成材料、施工安排及浇筑前后降低混凝土的措施和养护保温等。
1、优选混凝土各种原材料
首先是选择水泥的问题，理论研究表明大体积混凝土就是水泥水化过程中释放了大量的热量。因此在大体积混凝土施工中应尽量使用低热或者中热的矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥，并尽量降低混凝土中的水泥用量，以降低混凝土的温升，提高混凝土硬化后的体积稳定性。
其次是骨料的选择，在选择粗骨料的时候，可根据施工条件，尽量选用粒径较大、质量优良的石子；选择细骨料时，采用平均粒径较大的中粗砂，从而降低混凝土的干缩，减少水化热量，对混凝土的裂缝控制有重要作用。
最后是掺加外加料和外加剂，掺加适量粉煤灰，可减少水泥用量，从而达到降低水化热的目的。但掺量不能大于30%，掺加适量的减水剂，可以有效地增加混凝土的流动性，且能提高水泥水化率，增强混凝土的强度，从而降低水化热，延缓水化热释放速度。
2、设计优化措施
①精心设计混凝土配合比。在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能地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（掺高效减水剂和高性能引气剂）一高（高粉煤灰掺量）”的设计准则，生产出高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值的抗裂混凝土。②增配构造筋提高抗裂性能。配筋应采用小直径、小间距。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加强措施。
3、施工控制措施
①控制混凝土入模温度。入模温度的高低，与出机温度密切相关，另外还与运输工具、运距、转运次数、施工气候等有关。混凝土入模温度不宜大于30℃；混凝土最大绝热温升不宜大于50℃，并且在浇筑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。②严格控制混凝土的浇筑速度。一次浇注的混凝土不可过高、过厚，以保证混凝土温度均匀上升。③砼温度控制、监测及养护。为降低大体积混凝土的水化热，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；为能够较准确地测量出砼内部温度，在砼中预埋测温管，用水银温度计测温。根据各测点的温度，可及时绘制出混凝土内部温度变化曲线，对照混凝土理论计算值，分析存在的问题，有的放矢地采取相应的技术措施；砼养护是大体积砼施工中一项十分关键的工作。主要是保持适宜的温度和湿度，以便控制混凝土的内外温差，促进砼强度的正常发展及防止裂缝的产生和发展。从砼浇筑完成到终凝这段时间的养护对砼而言十分重要。混凝土浇筑完毕后，在其顶面及时加以覆盖，要求覆盖严密，并经常检查覆盖保湿效果。④健全施工组织管理。在制订技术措施和质量控制措施的同时，还需落实组织指挥系统，逐级进行技术交底，做到层层落实，确保顺利实施。
三、结语
随着时代的发展，桥梁在交通运输中的作用将会越来越重要，桥梁的设计严重影响着使用人群的人身及财产安全，因此公路桥梁的设计一定要得到重视。尤其是设计者，在设计过程中要考虑多种因素，严格按照符合标准的建筑材料来设计桥梁，设计出实用且安全的公路桥梁，为促进公路桥梁建设工程的可持续发展提供保障。
参考文献
[1]王维.混凝土结构类型与防治方法浅析[J].技术与市场，2009,16（5）.
[2]王宗昌，屈芳民，蔡荣生.混凝土结构裂缝的分类特征及密封处理[J].混凝土，2002（5）.
论文作者:牛海波
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/11
标签：混凝土论文; 裂缝论文; 体积论文; 水化论文; 温度论文; 桥梁论文; 应力论文; 《基层建设》2019年第2期论文;