摘要：结合石武客专工程夏季施工的实际情况，分析了桥梁工程承台墩身大体积混凝土施工裂缝产生的原因，并针对大体积混凝土裂缝的成因，从降低混凝土的发热量、浇筑温度、冷却水降温等方面对改善表面裂缝的措施进行了阐述。
关键词：大体积砼 防止裂缝 降温措施
1 工程概况
中建股份石武项目一分部负责许漯特大桥0#～340#墩台施工，本管段范围墩身尺寸主要有：双柱墩300×220×H（cm），圆端形空心墩800×300×H（cm），圆端形实心墩900×380×H（cm）、圆端形实心墩960×380×H（cm）。承台尺寸：680×1050×200cm、1040×1430×300cm，均符合大体积混凝土施工要求，必须进行施工降温措施。
2 混凝土裂缝成因分析
在我国，大体积混凝土定义：大体积砼指的是最小断面尺寸大于1m以上的砼结构，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砼结构[1]。所以，该段承台墩身均属大体积混凝土施工。大体积混凝土结构具有以下特征：混凝土为非均质脆性材料，抗压强度约为抗拉强度的10～20倍[2]；混凝土结构断面尺寸较大，在硬化期间大量的水泥水化热积聚在混凝土内部，使混凝土内部温度急剧上升；混凝土内外温度变化不一致，会产生较大的温度应力。
2．1温度梯度
大体积混凝土水泥水化过程中释放大量热量，因为混凝土内部与表面的散热条件不同，所以在混凝土中心区域温度很高，而混凝土表面与边界由于气温影响，温度相对较低，这样就出现温度梯度，内部受压，表面受拉。当拉应力超过混凝土容许拉应力时，混凝土表面就会产生裂缝。
2．2收缩裂缝
混凝土在硬结时体积减小的现象称为混凝土收缩，主要包括塑性收缩裂缝和干缩裂缝。塑性收缩裂缝主要发生在初凝开始，进行养护之前．此时水泥水化反应剧烈，会出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩。收缩时，表层受到深层混凝土以及模板、钢筋的制约，使由软变硬中的塑态混凝土产生拉应力，从而形成微裂缝。干缩裂缝即干燥收缩裂缝，此种裂缝由表面逐步扩展到内部，由于混凝土表层水分散发快，内部散发慢，形成湿度梯度，造成混凝土表面收缩大内部收缩小的不均匀收缩，致使表面受到拉应力，当拉应力大于混凝土的抗拉强度（轴拉、弯拉）时混凝土表面便出现裂缝[3]。
2．3钢筋锈胀裂缝
主要是钢筋受到锈蚀造成的裂缝。由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，使钢筋表层经腐蚀成铁锈后，体积可增大约2-4倍，挤压其外侧混凝土并使之产生垂直于钢筋径向胀压力的拉应力，拉应力超过混凝土的承耐能力就将在混凝土保护层上引发出顺沿钢筋的纵向裂缝[3]148。所以在施工中一定要确保钢筋的保护层厚度。
3 裂缝防治措施
3．1降低混凝土发热量
（1）水泥
大体积混凝土产生裂缝的主要原因就是水泥水化过程中释放大量的热量，所以在选水泥时应该根据工程性质，选用水化热较低的水泥，并尽可能减少水泥用量，本工程选用水化热较低的矿渣水泥。
（2）骨料
粗骨料必须密实坚硬具有足够的强度，尽量扩大粗骨料的粒径，这样可获得较小的空隙率及表面积，减少水泥用量，从而降低水化热，对防止裂缝有利；细骨料，要控制好砂的颗粒级配，另一方面也要控制好砂的含泥量，含泥量越大，干缩变形越大，裂缝也就越大[2]48。
（3）粉煤灰
在混凝土中掺入一定量粉煤灰后，可起到改善混凝土拌合物的和易性，提高混凝土的密实度和强度，同时也起到了减少水泥用量，降低水化热，控制大体积混凝土因温差过大而产生裂缝的问题。
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3．2降低混凝土浇注温度
（1）合理安排混凝土的浇注环境
该工程施工时间段主要是在炎热夏季，所以混凝土的浇注要安排在当天气温最低的时间段，一般安排在晚上浇注，最大限度的降低混凝土的入模温度。
（2）合理控制混凝土入模温度
混凝土的入模温度=原材料温度+搅拌升温+运输过程升温+泵送管内摩擦升温。控制措施为：搅拌站采用多个水泥储罐，储备足够水泥，避免散装水泥刚出厂就用于施工；降低拌合水温度，采用深井冷水进行搅拌；对砂石骨料进行覆盖，防止阳光直晒蓄热；泵送管道要短，注意尽量减少拐角，以减少由管路输送增加摩擦而产生热值，使实际入模温度略低于大气温度1-3℃。
（3）控制混凝土浇注厚度，分层浇注及振捣，每层厚度不超过50cm，扩大散热面积。
（4）减少混凝土罐车在现场停留时间，做到到场马上浇注，尽量减少混凝土坍落度损失，从而可以在能泵送的前提下，使用坍落度小的混凝土，达到减少水化热的目的。
（5）浇注前对墩身钢模板外侧进行洒水降温，降低混凝土入模温度。
3．3埋设冷却水管
为减少温度应力，在承台墩身内埋设冷却水管，降低混凝土最高升温，同时预埋测温元件。
承台冷却水管采用Φ32mm×2mm薄壁钢管，墩身冷却管采用Φ50mm薄壁钢管。
（1）冷却水管的布置层数根据承台的高度确定：高度为2m和2.5m的承台，布置1层冷却水管（如161#--183#，188#--207#）；高度为3m和3.5m的承台，布置2层冷却水管；高度为4m的承台布置3层冷却水管。
（2）冷却水管的间距布置：同一层冷却水管内，水管间距为1.0米。最外侧水管距承台表面距离不大于1米，实际距离根据承台尺寸确定。
（3）冷却管的布置考虑以下原则：每层冷却管采用一个进水口，一个出水口。各层水管之间要能独立通水，且拆模不影响通水，以便能根据测温结果调节各管路通水量。
（4）通水及测温：分段设置高压水罐，并沿线铺设管道接通到预埋在墩台内的冷却管，冷却水循环压入冷却管降温。混凝土浇筑4小时后开始进行冷却水循环，并追踪测量混凝土养护温度。
（5）循环水温的要求：开始通水时，进水口水温与混凝土芯部温度温差不应大于20℃。控制循环冷却水进、出水的温差不大于5℃。根据测温数据相应调整水循环的速度，以充分利用混凝土的自身温度，即中部温度高、四周温度低的特点，在循环过程中自动调节温差，产生好的效果。
（6）冷却水管压浆：混凝土温度及温差达到要求，停止通水及停止测温后，要对冷却水管进行压浆处理。
3．4保温与保湿
混凝土振捣完成后，及时采用塑料薄膜对混凝土暴露面进行覆盖，尽量减少暴露时间，防止表面水分蒸发，暴露面混凝土初凝前，卷起覆盖物，用抹子搓压表面两遍使之平整，混凝土终凝后再次覆盖。
混凝土带模养护期间，采取浇水、喷淋洒水措施进行保湿、潮湿养护，保证模板接缝处混凝土不失水干燥。
混凝土模板拆除后，用双层塑料薄膜包裹，防止表面水分快速挥发，使内外混凝土强度上升不一致从而产生裂缝。
4 结束语
混凝土结构中裂缝的出现不仅会降低结构物的抗渗能力，影响结构物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响桥梁的承载能力，因此我们在材料选择、施工工艺以及后期的养护过程中要充分考虑各种因素的影响，在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展。本文仅仅是些许施工经验的总结，未有理论支持，存有许多错误，请广大同行批评指正。
参考文献：
[1]建筑施工手册编写组.建筑施工手册第二版[M].中国建筑工业出版社，2005.12.
[2]王福川.土木工程材料[M].中国建材工业出版社，2001.3.
论文作者:张佳
论文发表刊物:《基层建设》2018年第28期
论文发表时间:2018/11/15
标签：混凝土论文; 裂缝论文; 温度论文; 水化论文; 水管论文; 应力论文; 体积论文; 《基层建设》2018年第28期论文;