所謂大體積混凝土，《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工工藝標準》18.2.1描述如下：最小斷面任何一個方向尺寸大于0.8m以上的混凝土結(jié)構(gòu)，其尺寸已大到必須采取相應(yīng)的技術(shù)措施降低其溫差，控制溫度應(yīng)力與裂縫開展的混凝土【1】。當前，隨著我國工程建設(shè)規(guī)模的不斷擴大，大體積混凝土在橋梁基礎(chǔ)、承臺、橋墩、主塔、主梁等構(gòu)件中的應(yīng)用越來越廣泛，大體積混凝土的溫度裂縫問題也越來越突出，除影響橋梁的外觀質(zhì)量外，對混凝土結(jié)構(gòu)受力性能、抗?jié)B防水性，鋼筋銹蝕性等均產(chǎn)生危害，降低橋梁的使用性，縮短其使用壽命，嚴重的還會造成橋梁工程失敗，因此長期以來，如何有效地控制大體積混凝土的溫度裂縫一直是施工技術(shù)人員普遍關(guān)注的技術(shù)問題，筆者就此進行探討。

　　1大體積混凝土溫度裂縫原因分析

　　大體積混凝土裂縫主要分為結(jié)構(gòu)性裂縫和非結(jié)構(gòu)性裂縫。其中結(jié)構(gòu)性裂縫主要分為荷載引起的裂縫和施工工藝引起的裂縫，非結(jié)構(gòu)性裂縫主要有收縮裂縫、溫差裂縫、安定性裂縫等。筆者主要分析溫差裂縫，一般情況下，由混凝土內(nèi)部和外部的溫差產(chǎn)生的裂縫統(tǒng)稱為溫差裂縫。大體積混凝土澆注時內(nèi)部溫度主要由施工溫度和混凝土凝結(jié)過程中水泥水化熱引起的溫度升高兩部分組成。施工溫度與外界環(huán)境氣溫有關(guān)，外界溫度越高，施工溫度也越高，這只是次要因素，由水泥在水化過程中產(chǎn)生大量的熱量，是混凝土內(nèi)部溫升的主要因素。由于大體積混凝土截面厚度大，面積大，澆注時結(jié)構(gòu)內(nèi)部的熱量不容易散發(fā)，溫度不斷上升，在澆注初期，由于混凝土的強度和彈性模量很低，對溫度變化引起的變形約束不大，一般不會引起溫度裂縫。但隨著混凝土齡期的增長，其強度和彈性模量不斷提高，對混凝土變形的約束也變大，產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力。當混凝土的抗拉強度不足以抵抗時，便產(chǎn)生裂縫。

　　2橋梁大體積混凝土溫度裂縫的控制計算

　　在一般情況下，大體積混凝土的自身約束和外部約束同時存在，因此，大體積混凝土是否產(chǎn)生溫度裂縫，取決于混凝土升溫膨脹時在自身約束作用下產(chǎn)生的溫度應(yīng)力最大值和降溫收縮時在外部約束作用下產(chǎn)生的溫度應(yīng)力最大值之和是否大于混凝土當時的抗拉強度。一般認為，大體積混凝土內(nèi)部升溫膨脹時在自身約束作用下產(chǎn)生的應(yīng)力為拋物線分布，并與構(gòu)件幾何尺寸有關(guān)，在實際計算過程中用哪個公式，應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)體的所受約束的邊界條件。當結(jié)構(gòu)體不受外部約束，其主要的約束應(yīng)力是由自身約束引起時(如橋梁的主塔等構(gòu)件)應(yīng)采用公式(1)，當結(jié)構(gòu)體受到外部約束時(如橋梁的基礎(chǔ)、橋墩受到土體的約束)應(yīng)采用公式(2)。

　　3橋梁大體積混凝土溫度裂縫控制措施

　　3.1設(shè)計措施

　　為防止橋梁中大體積混凝土的裂縫，須及時組織設(shè)計人員和有關(guān)專家，根據(jù)水泥混凝土設(shè)計理論及規(guī)范要求，結(jié)合當?shù)氐沫h(huán)境、位置、地形、沿線工程和水文條件及地方材料的供應(yīng)情況，進行深入細致地研究和討論，提出符合實際的設(shè)計參數(shù)、材料組成等，以設(shè)計出合理經(jīng)濟的大體積水泥混凝土配比設(shè)計及施工工藝。如選用強度等級低的混凝土充分利用后期強度，利用混凝土的60d或90d后期強度，這樣可以減少混凝土中的水泥用量，以降低混凝土澆筑塊體的溫度升高。設(shè)計合理的結(jié)構(gòu)形式，減少工程數(shù)量，降低水化熱。如可根據(jù)懸索橋錨碇受力特點，設(shè)計挖空非關(guān)鍵受力部分混凝土體積，利用土方壓重方案，減少混凝土結(jié)構(gòu)體積。在設(shè)計構(gòu)造方面還應(yīng)重視合理配筋對混凝土結(jié)構(gòu)抗裂的有益作用。可采取增配構(gòu)造鋼筋(配筋應(yīng)盡可能采用小直徑、小間距，全截面含筋率控制在0.3%～0.5%之間)、在混凝土表面增設(shè)金屬擴張網(wǎng)等有效措施，有效地提高混凝土抗裂性能。

　　3.2材料措施

　　具體措施如下：1)選擇合適的水泥并嚴格控制水泥用量。選擇水泥時盡景選擇低水化熱或中水化熱的水泥，同時水泥細度不要過大，避免使用高強或早強水泥。同時，在滿足強度的要求下，應(yīng)盡量降低水泥用量，通常有多種方法可以達到這種目的，如采用后期強度作為設(shè)計強度、選用級配良好的骨料、摻入混合料和減水劑等。2)優(yōu)化混凝土配合比。在保證混凝土強度和滿足泵送要求的前提下，要選用級配良好的骨料，并嚴格控制骨料的含泥量，含泥量要≤1.5%。盡可能采用粒徑較大的骨料，最大粒徑越大，骨料的空隙率和表面積越小，混凝土的水泥用量就越小，相當于降低混凝土絕熱溫升。3)摻一定比例的混合材。混合材通常是使用粉煤灰，摻量在10～30%之間。粉煤灰的水化熱放熱量遠小于水泥，7天約為水泥的l/3，28天約為水泥的l/20，摻加粉煤灰可減小水泥用量，有效降低水化熱約15%。4)摻外加劑。包括減水劑、緩凝劑、引氣劑和膨脹劑等。減水劑具有減水和增塑作用，在保持混凝土坍落度及強度不變的條件下，可減少用水量，節(jié)約水泥、降低絕熱溫升;緩凝劑主要是延長混凝土凝結(jié)時間，降低水泥放熱速率，相應(yīng)地就會推遲溫峰的到來，起到降低最高溫度的作用;引氣劑可以改善混凝土的和易性，提高混凝土耐久性，在一定程度上增大混凝土的擾裂性能;膨脹劑可以等量替換水泥，且使混凝土產(chǎn)生適度的膨脹，一方面保證混凝土的密實度，另外可使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓力，以抵消混凝土中產(chǎn)生的部分拉應(yīng)力。

　　3.3施工措施

　　大體積混凝土施工包括混凝土的生產(chǎn)、 運輸、 澆筑和溫度及表面保護，是保護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△T：△T = Tp+Tr-Tf (Tp、Tr、Tf具體含義見上文)

　　在溫度較高的情況下進行施工時，要注意降低混凝土澆筑時的溫度。為減少陽光對施工現(xiàn)場堆在露天的砂石的輻射，可用布將其覆蓋，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，均可有效降低混凝土的入模溫度。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，以便加快混凝土內(nèi)部的熱量散發(fā)。混凝土表面應(yīng)覆蓋一些織物進行保溫、保濕養(yǎng)護，如此不僅能降低混凝土內(nèi)外溫差，防止表面產(chǎn)生裂縫，還能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)生濕度裂縫。為及時掌握混凝土內(nèi)部溫升與表面溫度變化值，可在混凝土內(nèi)埋設(shè)一定量的測溫點，從而可以更好地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℃，好及時采取措施。若是在冬季進行施工，因為要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)定溫度一定較低，往往超過允許溫差，不能防止混凝土裂縫要求。因此，在冬季施工時混凝土澆筑溫度一般以5℃～l0℃為宜，在澆筑混凝土以前還應(yīng)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℃。此外還需注意運輸中的保溫、澆筑過程中減少熱量的損失以及保溫養(yǎng)護。

　　3.4裂縫檢查與處理措施

　　由于目前采用的防止裂縫的安全系數(shù)較小，而實際情況又復(fù)雜多變，因此實際工程中裂縫難以避免。橋梁大體積混凝土的裂縫分有表面裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫三中。對于表面裂縫因其對結(jié)構(gòu)應(yīng)力、耐久性和安全基本沒有影響，一般不作處理。對深層裂縫和貫穿裂縫可采取鑿除裂縫，可用風(fēng)鉆、風(fēng)鎬或人工將裂縫鑿除，至看不見為止，鑿槽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層的鋼筋后再繼續(xù)澆筑新混凝土。對比較嚴重的裂縫可采取水泥灌漿和化學(xué)灌漿。一般裂縫寬度在0.5mm以上時用水泥灌漿，裂縫寬度小于0.5mm時應(yīng)采取化學(xué)灌漿，其材料一般使用環(huán)氧一糠醛丙酮系等漿材。

　　參考文獻：

　　【1】中國建筑工程總公司.混凝土結(jié)構(gòu)工程施工工藝標準【M】.中國建筑工業(yè)出版社，2003.

　　【2】馮乃謙，顧晴霞，郝挺宇.混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫與對策【M】.北京：機械工業(yè)出版社，2006.

　　【3】楊冰.淺談橋梁建設(shè)中大體積混凝土溫度裂縫原因及應(yīng)對措施【J】.中國科技博覽，2010(10)：177.