橋梁工程中使用大體積混凝土非常普遍，但最大的缺點是容易產生裂縫，會影響混凝土的力學性能和耐久性，甚至導致結構破壞，大大縮短建築物的使用壽命。因此，加強對大體積混凝土裂縫的控制是保證橋梁結構質量和安全使用的關鍵，必須引起高度重視。本文根據大體積混凝土的特點，探討了大體積混凝土裂縫控制的施工工藝和措施。
1橋梁工程大體積混凝土的特點
1)橋梁工程中大體積混凝土多出現在底板和墩(臺)上；2)大體積混凝土厚度壹般在1 ~ 3m範圍，多為板墻結構；3)施工氣候壹般較好，全年氣溫壹般在0-35℃之間，0℃以下和35℃以上的天很少；4)近年來，現場混凝土運輸多采用泵送方式。
2混凝土常見裂縫的類型及原因
底板、墩墻等。橋梁結構中通常是容易產生混凝土裂縫的部位。混凝土裂縫有多種形式，按其產生原因大致可分為三種:溫度裂縫、結構變形約束裂縫和混凝土養護過程中的收縮裂縫。需要註意的是，上述三類裂縫並不能完全劃分，特別是變形約束裂縫和溫度裂縫有時是相互聯系的，沿收縮裂縫形成的變形約束裂縫在實踐中也有發現。
2.1溫度裂縫
混凝土在養護過程中，由於水泥與水發生化學反應，產生大量水化熱，導致混凝土內部溫度迅速升高。筆者曾組織過相關工程施工期的混凝土測溫，混凝土澆築後2 ~ 3天溫度達到最大值，構件中心溫度壹般可達55℃。而混凝土表面容易散熱，內外溫差造成內部壓應力，外部拉應力，導致混凝土表面產生裂縫。隨著水化熱的降低，混凝土內部溫度降低，壓應力逐漸轉化為拉應力。只要拉應力略大於混凝土的容許拉應力，由於應力集中，裂縫就可能繼續向已經出現外部裂縫的內部發展。對於板結構，如橋墩和墻，通常形成貫穿接縫。溫度裂縫的主要特點是發生在施工初期，通常在拆模過程中或拆模後不久即可發現。需要特別說明的是，有時已經發生的溫度裂縫可能太小，不能及時發現，然後由於混凝土收縮變形的約束，裂縫擴大。
2.2結構變形約束裂縫
混凝土的養護是壹個緩慢的過程。普通混凝土在養護初期不僅是壹個由於水化熱上升而產生的熱膨脹過程，在後續的冷卻過程和漫長的養護過程中也是壹個收縮變形過程。此外，外界溫度的變化也會導致混凝土構件的熱脹冷縮變形。橋梁建築的墩墻通常與其底板分期施工，間隔壹般比較長。當墩墻混凝土收縮變形時，上部自由，下部受變形已基本穩定的底板約束，產生拉應力。當拉應力大於混凝土的容許拉應力時，就可能產生裂縫。
2.3收縮裂縫
混凝土的養護過程也是混凝土中水的揮發過程。如果失水過快，可能會出現幹燥收縮裂縫。此外，如果混凝土的水灰比過大，通常會出現幹燥收縮裂縫。結構表面出現收縮裂縫，表現為裂縫不規則，寬度小，深度淺。但由於水灰比大，收縮裂縫可能會更寬更深。無模板的表層裂縫可能在初凝後立即出現，有模板的自由面裂縫通常在拆模後開始。在工程實踐中，經常發現長期澆築混凝土仍可能出現表面裂縫。筆者認為，混凝土後期表面開裂的主要原因。
3防止裂縫的技術措施
3.1設計措施
1)註意地基的處理。大體積混凝土壹般為整體結構，體厚、重量大，地基對基礎的影響非常明顯。在設計中，主要是防止地基不均勻沈降和改善對地基的約束影響。當地基為軟土時，通常采用砂墊層或其他加固方法來防止地基的不均勻沈降。砂墊層不僅可以提高地基承載力，而且在施工過程中還可以設置盲溝進行排水，對減少地下水或地表水的影響有明顯的作用。施工前，砂墊層應通過試驗，使其在回填前具有最佳含水量和最大密實度。砂墊層還可以減少對混凝土基礎的約束，所以在不均勻軟土地基中，如果符合條件，應優先考慮更經濟的砂墊層加固方案。
2)合理的拆分和分塊不僅可以降低約束效果，縮小約束範圍；同時，澆築塊的表面也可以用來散熱，降低混凝土內部的溫度。合理的接縫和分塊應能調節結構的溫度變化，保證混凝土有自由伸縮的空間，達到釋放溫度應力的目的。接縫的處理必須滿足防止漏水的要求。3)鋼筋的合理分布，鋼筋和混凝土工作的基礎是它們之間的粘結力。因為鋼材的彈性模量約為混凝土的7-15倍，當混凝土的內應力達到抗拉強度並開始出現裂縫時，此時鋼筋的應力很小。用鋼筋來防止混凝土裂縫是不可能的，但合理的鋼筋排列和分布可以減小混凝土的收縮，限制裂縫的發展。4)混凝土的設計標號不宜過高。在大體積混凝土結構中，機械強度和安全儲備通常較高，但過高的強度儲備會增加水泥用量，增加水化熱。混凝土內部溫度過高，內外溫差過大，結構從表面開裂。
3.2模板和鋼筋
3.2.1模板大體積混凝土施工，模板承受著羊混凝土的側壓力和振搗混凝土的振動力，所以絕對要保證模板及其支撐體系的可靠性，防止模板產生過大的變形。近年來，由於采用泵送混凝土，澆築時間短而快，增加了對模板的側壓力。例如，當模板和支撐系統的剛度不夠時，混凝土出現裂縫的可能性就更大。因此，大體積混凝土的模板應根據受力情況，從模板、橫梁、立柱、拉桿以及支撐系統的所有構件進行分析計算，並取足夠的安全系數。
3.2.2混凝土中鋼筋的銹蝕和膨脹會使體積擴大，這也是大體積混凝土產生裂縫的原因之壹。鋼筋銹蝕的主要原因有:①使用銹蝕嚴重的鋼筋前，必須做好鋼筋的除銹工作，銹蝕嚴重的鋼筋不得在工程中使用。(2)由於混凝土的密實性和抗滲性差，混凝土內部的鋼筋容易被環境或地下水腐蝕，導致混凝土開裂。(3)混凝土中的壹些化學物質，如氯化鈣、氯化鈉等，也是造成鋼筋銹蝕的原因之壹，因此在混凝土工程中應控制氯鹽的含量，確保其含量低於規範要求。
3.3混凝土原材料
3.3.1水泥水泥對大體積混凝土裂縫的影響前面已經講過了，這裏不再贅述。水泥品種和用量對大體積混凝土裂縫有影響。論水泥的體積穩定性。如果水泥硬化後發生不均勻的體積變化，會引起結構產生膨脹裂縫，影響工程質量，甚至造成嚴重事故。因此，體積穩定性差的水泥應作為廢物處理，不得用於大體積混凝土工程。
3.3.2骨料1)有害雜質，拌制混凝土的骨料應幹凈無雜質，以保證混凝土質量。2)骨料品種和粒徑要求，砂按其平均粒徑和細度模數分為粗砂、中砂和細砂。大體積混凝土通常使用粗砂或中砂。石頭根據形狀分為碎石和鵝卵石。當配合比相同時，碎石混凝土具有更高的強度和更好的抗裂性。當混凝土的抗壓強度和坍落度相等時，卵石混凝土的水泥用量較少。對於抗裂性有特殊要求的工程，在沒有碎石的情況下，也可以人工破碎卵石。所用石料的最大粒徑越大，混凝土的密實性越好，可以節約水泥；但為了便於搗固，石料的最大粒徑不得超過結構截面最小尺寸的1/4，也不得大於鋼筋最小間距的3/4。用泵輸送混凝土時，石子的最大粒徑也應滿足要求，以免堵塞。
3.4混凝土配合比
混凝土配合比是指混凝土中各種成分的定量比例。混凝土設計的任務是根據原材料的施工條件，確定能滿足工程要求的混凝土配合比，合理設計混凝土配合比，盡量減小混凝土坍落度，減少水泥用量。1)水泥的品種和用量。大體積混凝土宜選用低熱或中熱水泥，優先選用32.5或42.5級礦渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥。在施工條件允許的範圍內，盡可能減少用水量。盡量少用水泥，可以降低水泥的總熱值，從而降低混凝土內部的最高溫度，這是大體積混凝土配合比設計要考慮的首要問題。2)摻入粉煤灰，減少水泥用量。粉煤灰的用量壹般為水泥用量的15%左右，過大影響混凝土的耐久性。3)石料級配的質量與節約水泥、保證混凝土良好的和易性有很大關系。在實際工程中，如果單壹材料不能滿足上述級配要求，可以采用不同的粒徑進行摻配試驗，通過反復篩選最終確定合理的摻配比例。
4)和易性要求，和易性是指混凝土拌合物能保持混凝土成分的均勻性，避免離析，並在施工中易於操作的性能。大體積混凝土的特點是量大面廣，要求混凝土連續作業，溫度控制嚴格。因此，大部分混凝土由集中攪拌站供應。由於運輸、澆築、振動和氣候的巨大影響，對混凝土的和易性提出了壹些新的要求。(1)不同靜置時間和氣候條件對混凝土拌合物失水和坍落度的影響；②不同靜置時間和氣候條件對混凝土拌合物熱(冷)損失的影響。5)外加劑的應用，在混凝土或砂漿中加入少量的外加劑，可以改善其性能，節約水泥用量，降低工程造價，縮短工期，是壹種使用方便，效果顯著的新材料。為了保證工程質量，摻外加劑時應註意以下幾個問題:必須提前適應，摻量準確，攪拌均勻，註意攪拌順序。
3.5混凝土澆築方法
大體積混凝土澆築方案應根據整體連續澆築的要求，避免混凝土攪拌後長期使用，並結合結構尺寸、鋼筋密度、混凝土供應條件(垂直和水平運輸能力)等具體情況，選擇以下三種方法。3.5.1全層混凝土應在整個結構中澆築，這樣當第壹層澆築完畢，第二層澆築完畢時，已施工的第壹層混凝土尚未初凝，應逐步進行，直至澆築完畢。該方案適用於結構平面尺寸較小的工程，施工應從短邊開始，沿長邊推進；也可以分成兩段，從中間向兩端或從兩端同時向中間進行。3.5.2分段分層適用於厚度較小但面積或長度較大的工程。施工時，先從底部澆築混凝土，過壹段距離後再澆築第二層，其他層依次向前澆築。
3.5.3斜面分層適用於長度超過3倍厚度的結構。振搗工作應從澆築層的下端開始，逐漸向上移動。此時正向澆築攤鋪坡度應小於1: 3，以保證分層混凝土之間的施工質量。3.5.4澆築混凝土時應註意以下問題:1)分層厚度每層混凝土的厚度不應超過振動器長度的1.25倍。振搗上層時，應插入下壹層混凝土5cm左右，以消除兩層之間的接縫；同時，振搗上層混凝土時，應在下層混凝土初凝前進行。混凝土的分層厚度除了振動器的長度和振動力外，還需考慮混凝土供應量、澆築速度和鋼筋的大小。在大體積混凝土工程中，壹般可設置在400 ~ 600 mm，在少數混凝土工程中，250 ~ 350 mm為宜。2)防止混凝土離析。混凝土從2m以上的高度自由下落，應沿串筒、溜槽、滑槽等下落。確保混凝土不離析。漏鬥和串筒的布置應根據澆築面積、澆築速度和混凝土的鋪展能力確定，但間距不應大於3m，並應交錯或行列式布置。
3.6控制混凝土內外溫差
壹般來說，當大體積混凝土內外溫差超過25℃時，混凝土容易產生溫度裂縫。就施工而言，由於環境和季節不同，混凝土內外溫差很難控制。加強混凝土養護，增加混凝土養護時間，可以有效防止混凝土裂縫。而且冬夏季大體積混凝土施工的養護尤為關鍵:3.6.1冬季大體積混凝土施工的內外溫差控制。由於冬季大體積混凝土施工氣溫較低，混凝土內部最高溫度壹般可達70℃，因此應做好混凝土的保溫工作，同時增加溫度檢測的頻率。壹旦發現溫差超過規範要求，應立即采取保溫(表面蒸汽養護、增加覆蓋層)等措施，保證混凝土內外溫差。
3.6.2夏季大體積混凝土施工內外溫差控制在較高水平。大體積混凝土施工時，首先保證混凝土入模溫度不超過30℃，混凝土澆築層厚度約為30cm，並盡量采取有利於混凝土散熱的措施(不影響混凝土施工質量)。夏季主要采取以下措施保證大體積混凝土內部溫差:①保溫法:有條件時采用蓄水法。混凝土澆築完成後，其表面積水約20 ~ 30cm。壹旦混凝土內部溫度升高，其表面積水的溫度也隨之升高，這樣內外溫差就能得到有效控制。即控制溫度應力，降低混凝土裂縫的概率；(2)內冷法:通過預埋水管蒸發大體積混凝土內部溫度，使內外溫差滿足規範要求。
3.7溫度控制要求
溫度控制是大體積混凝土施工的重要環節，是防止大體積混凝土裂縫的核心。3.7.1編制施工方案，提出切實可行的具體措施。制定計劃時，應廣泛聽取有經驗的工人和技術人員的意見。把保證質量的原因分析圖和對策表並列出來，這樣施工方案的相關措施才能落實，有問題也容易改正。以往壹般強調溫差的要求，即所謂的“溫差控制”，但很少考慮溫度應力，或者認為溫差與溫差應力成正比，不能有效防止溫度裂縫的發生。必須指出的是，僅溫差控制，由於結構的具體條件不同(包括結構尺寸、配筋、基礎約束等。)，它們的溫度應力不壹樣。這就充分解釋了為什麽采用同樣的溫差控制方式，有的項目不開裂，有的項目開裂。
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