關(guān)鍵詞：橋梁工程；大體積混凝土裂縫；原因；控制 

　　隨著國家建設(shè)投資的發(fā)展，高速鐵路工程的投入進(jìn)一步加大，各類鐵路橋梁在高速鐵路工程的應(yīng)用日益廣泛，大體積滬寧圖在橋梁結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用越來越多。我國普遍混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：混凝土結(jié)構(gòu)物中實(shí)體最小尺寸不小于1m的部位所用的混凝土即為大體積混凝土；美國則規(guī)定：任何現(xiàn)澆混凝土，只要有可能產(chǎn)生溫度影響的混凝土均稱為大體積混凝土 

　　目前，國內(nèi)外對機(jī)械荷載引起的開裂問題研究較為透徹。而對溫度荷載引起得有關(guān)裂縫的研究尚不充分。我們應(yīng)對此加以重視，防止危害結(jié)構(gòu)的裂縫產(chǎn)生。另外對于大體積混凝土內(nèi)溫度應(yīng)力與裂縫控制也多集中在水利工程中的大壩、高層建筑的深基礎(chǔ)底板。而對于橋梁工程中大體積混凝土的裂縫研究并未得到足夠重視。本文將對此進(jìn)行分析，探討裂縫出現(xiàn)的原因及控制措施。 

　　1 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因 

　　大體積混凝土結(jié)構(gòu)通常具有以下特點(diǎn)：混凝土是脆性材料，抗拉強(qiáng)度只有抗壓強(qiáng)度的1/10左右。大體積混凝土的斷面尺寸較大，由于水泥的水化熱會使混凝土內(nèi)部溫度急劇上升；以及在以后的降溫過程中，在一定的約束條件下會產(chǎn)生相當(dāng)大的拉應(yīng)力。大體積混凝土結(jié)構(gòu)中通常只在表面配置少量鋼筋，或者不配鋼筋。因此，拉應(yīng)力要由混凝土本身承擔(dān)。 

　　1.1 水泥水化熱的影響 

　　水泥水化過程中放出大量的熱，且主要集中在澆筑后的7d左右，一般每克水泥可以放500J左右的熱量，如果以水泥用量350Kg/m3 來計(jì)算，每m3混凝土將放出17500KJ～27500KJ的熱量，從而使混凝土內(nèi)部溫度升高。（可達(dá)70°C左右，甚至更高）。尤其對于大體積混凝土來講，這種現(xiàn)象更加嚴(yán)重。因?yàn)榛炷�土�?nèi)部和表面的散熱條件不同，因此混凝土中心溫度很高，這樣就會形成溫度梯度，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時混凝土表面就會產(chǎn)生裂縫。 

　　1.2 混凝土的收縮 

　　混凝土在空氣中硬結(jié)時體積減小的現(xiàn)象稱為混凝土收縮�；炷�土在不受外力的情況下的這種自發(fā)變形，受到外部約束時（支承條件、鋼筋等），將在混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，使得混凝土開裂。引起混凝土的裂縫主要有塑性收縮、干燥收縮和溫度收縮等三種。在硬化初期主要是水泥在石化凝固結(jié)硬過程中產(chǎn)生的體積變化，后期主要是內(nèi)部自由水分蒸發(fā)而引起干縮變形。 

　　2 大體積混凝土裂縫的控制 

　　2.1 大體積混凝土中水泥的品種及用量 

　　理論研究表明大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因就是水泥水化過程中釋放了大量的熱量。于是，我們對于橋梁中的大體積混凝土應(yīng)該選擇低熱或者中熱的水泥品種。而水泥釋放溫度的大小及速度取決于水泥內(nèi)礦物成分的不同。水泥礦物中發(fā)熱速率最快和發(fā)熱量最大的是鋁酸三鈣（C3A），其他成分依次為硅酸三鈣（C3S）硅酸二鈣（C2S）和鐵鋁酸四鈣（C4AF）.另外，水泥越細(xì)發(fā)熱速率越快，但是不影響最終發(fā)熱量。因此我們在大體積混凝土施工中應(yīng)盡量使用礦渣硅酸鹽水泥、火山灰水泥。我們應(yīng)充分利用混凝土的后期強(qiáng)度，以減少水泥的用量。因?yàn)榇篌w積混凝土施工期限長，不可能28d向混凝土施加設(shè)計(jì)荷載，因此將試驗(yàn)混凝土標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的齡期向后推遲至56d或者90d是合理的。正是基于這一點(diǎn)，國內(nèi)外很多專家均提出類似的建議，這樣充分利用后期強(qiáng)度則可以每m3混凝土減少水泥40Kg～7oKg左右，混凝土內(nèi)部的溫度相應(yīng)降低4°C～7°C。 

　　2.2 摻入外加料或外加劑 

　　在大體積混凝土中摻入一定量的粉煤灰后，可以增加混凝土的密實(shí)度，提高抗?jié)B能力，改善混凝土的溫度，降低最終收縮值，減少水泥用量。要降低大體積混凝土的水泥水化熱引起的內(nèi)部溫升，防止結(jié)構(gòu)出現(xiàn)溫度裂縫，利用粉煤灰作混凝土的摻合料是最有效的方法之一。外加劑可以從以下幾個方面來選擇，UFA膨脹劑，它可以等量替換水泥。并且是混凝土產(chǎn)生適應(yīng)的膨脹。一方面保證混凝土密實(shí)度，另一方面是混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓力，以抵消混凝土中產(chǎn)生的部分拉應(yīng)力。減少緩凝劑，并應(yīng)保證一定的坍落度。這樣可以延緩水化熱的峰值期并改善混凝土的和易性，降低水灰比以達(dá)到減少水化熱的目的。 

　　2.3 大體積混凝土的骨料控制 

　　在骨料的選擇上應(yīng)該選取粒徑大強(qiáng)度高級配好的骨料。這樣可以獲得較小的孔隙率及表面積，從而減少水泥的用量，降低水化熱，減少干縮，減小了混凝土裂縫的開展。 

　　2.4 優(yōu)化大體積混凝土的設(shè)計(jì) 

　　雖然大體積混凝土不布置鋼筋或者布筋較少，我們還是可以在裂縫易發(fā)生部位如孔洞周圍以及轉(zhuǎn)角處布置一些斜筋，從而讓鋼筋代替混凝土承擔(dān)拉應(yīng)力，這樣可以有效的控制裂縫的發(fā)展。為了避免裂縫的出現(xiàn)，在設(shè)計(jì)中利用中低強(qiáng)度水泥充分利用滬寧圖的后期強(qiáng)度。在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要特別注意降低結(jié)構(gòu)的約束度。對于混凝土中鋼筋保護(hù)層的厚度應(yīng)當(dāng)盡量取較小值，因?yàn)楸Ｗo(hù)層的厚度越大越容易產(chǎn)生裂縫， 

　　2.5 大體積混凝土的施工 

　　混凝土施工包括混凝土的生產(chǎn)、運(yùn)輸、澆筑和溫度及表面保護(hù)，是保護(hù)大體積混凝土溫度裂縫的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。而熱應(yīng)力的控制手段主要是控制混凝土的內(nèi)外溫差ΔT： 

　　ΔT=Tp+Tr-Tf 

　　式中：Tp―起始澆筑溫度 

　　Tr―水泥水化溫度 

　　Tf―天然或人工冷卻后澆筑塊的穩(wěn)定溫度 

　　在溫度較高的情況進(jìn)行施工，我們一定要注意降低混凝土澆筑時的溫度。可以在施工現(xiàn)場對堆在露天的砂石用布覆蓋，以減少陽光對其輻射，同時對澆筑前的砂石用冷水降溫。在攪拌過程中向混凝土中添加冰水。以上這些措施都可以有效江都混凝土的入模溫度。在混凝土的內(nèi)部通入冷卻循環(huán)水，采用循環(huán)法保溫養(yǎng)護(hù)，以便加快混凝土內(nèi)部的熱量散發(fā)�；炷�土表面應(yīng)該覆蓋一些植物進(jìn)行保溫、保濕養(yǎng)護(hù)，這樣不但可以降低混凝土內(nèi)外溫差，防止表面產(chǎn)生裂縫，還可以防止混凝土驟然降溫產(chǎn)生貫穿裂縫，并且還可以使水泥順利水化，防止產(chǎn)生溫度裂縫。為了及時掌握混凝土內(nèi)部溫度與表面混凝土溫度變化值，可以在混凝土內(nèi)埋設(shè)一定量的測溫點(diǎn)，從而更好的了解混凝土的溫度變化情況，一旦內(nèi)外溫差超過允許值25°C，好及時采取措施。 

　　如果是在冬季施工，因?yàn)橐�防止早期混凝土被凍問題，所以要求混凝土澆筑時應(yīng)該具有較高的澆筑溫度。但另一方面，正是由于天氣寒冷，混凝土穩(wěn)定溫度一定降低，往往超過允許溫差，不能防止混凝土裂縫產(chǎn)生。所以，混凝土澆筑溫度在冬季施工時一般5°C～10°C為宜，在澆筑混凝土以前還應(yīng)該對基礎(chǔ)及新混凝土接觸的冷壁用蒸汽預(yù)熱，對原材料應(yīng)視氣溫高低進(jìn)行加熱。加熱石料時應(yīng)避免過熱和過分干燥，最高溫度不應(yīng)超過75°C。另外還要注意運(yùn)輸中的保溫、澆筑過程中減少熱量的損失及保溫養(yǎng)護(hù)。 

　　2.6 大體積混凝土的裂縫檢查與處理 

　　對于混凝土裂縫，應(yīng)以預(yù)防為主，為此需要精心設(shè)計(jì)、施工，但是由于目前采用的防止裂縫的安全系數(shù)較小，而實(shí)際情況有復(fù)雜多變，所以實(shí)際工程中還是難免出現(xiàn)一些裂縫。大體積混凝土的裂縫分為三種：表面裂縫、深層裂縫、貫穿裂縫。對于表面裂縫因?yàn)槠鋵�結(jié)構(gòu)應(yīng)力、耐久性和安全基本沒有影響，一般不做處理。對深層裂縫和貫穿裂縫可以采取鑿除裂縫，可以用風(fēng)鎬、風(fēng)鉆或人工將裂縫鑿除，至看不見裂縫為止，鑿出斷面為梯形再在上面澆筑混凝土。限裂鋼筋，在處理較深的裂縫時，一般是在混凝土已充分冷卻后，在裂縫上鋪設(shè)1～2層的鋼筋后在繼續(xù)澆筑新混凝土。對比較嚴(yán)重的裂縫可以采取水泥灌漿和化學(xué)灌漿。水泥灌漿適用于裂縫寬度在0.5mm以上時，對于裂縫寬度小于0.5mm時應(yīng)采用化學(xué)灌漿�；瘜W(xué)灌漿材料一般使用環(huán)氧-糠醛丙酮系等漿材。 

　　3 結(jié)束語 

　　綜合以上所述，雖然大體積混凝土很容易產(chǎn)生裂縫，但是大量的科學(xué)研究以及成功的工程實(shí)例都表明：只要我們在設(shè)計(jì)、施工工藝、材料選擇以及后期的養(yǎng)護(hù)過程中能夠充分考慮的各種因素的影響，還是完全可以避免危害結(jié)構(gòu)的裂縫的產(chǎn)生。