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桥梁工程中大体积砼裂缝的原因与控制

在桥梁工程中，大体积混凝土（如桥墩、承台等）由于其体积较大，水化热引起的温度变化和应力集中是导致裂缝的主要原因。裂缝不仅影响结构的外观，还可能降低结构的耐久性和安全性。因此，分析裂缝产生的原因并采取有效的控制措施至关重要。

裂缝产生的主要原因

1.水化热效应：混凝土中的水泥在水化过程中会产生大量的热量，尤其是大体积混凝土，内部温度升高明显，而表面散热较快，导致内外温差过大，产生温度应力。当这种应力超过混凝土的抗拉强度时郑州东站至徐州东站勘探技术交底，就会出现裂缝。2.收缩变形：混凝土在硬化过程中会发生干缩和自收缩。干缩是由于水分蒸发引起的体积缩小，而自收缩则发生在高强混凝土中，由于内部水分迁移导致体积减少。这两种收缩都可能引发裂缝。

3.基础约束作用：大体积混凝土与地基或相邻结构之间存在约束，限制了混凝土的自由膨胀和收缩。这种约束会加剧温度应力和收缩应力，从而增加裂缝风险。

4.材料质量与施工工艺：如果混凝土原材料（如水泥、骨料、外加剂）选择不当或配合比设计不合理，也可能导致裂缝。此外，施工过程中的振捣不密实、养护不到位等问题也会加剧裂缝的产生。

裂缝控制措施

1.优化混凝土配合比：选用低热水泥或掺入粉煤灰、矿渣等矿物掺合料，以降低水化热；同时控制水胶比，提高混凝土的抗裂性能。

2.加强温度控制：通过预埋冷却水管对混凝土内部进行降温，或在浇筑前对骨料进行洒水降温，以减小内外温差。此外，合理安排施工时间，避免高温天气下施工。

3.改善施工工艺：分层浇筑可以有效降低单次浇筑厚度，减少水化热积累；确保振捣密实，避免蜂窝麻面等缺陷；及时覆盖保湿材料，加强养护，减少干缩裂缝。

4.设置温度监测系统：利用传感器实时监测混凝土内部温度变化，根据数据调整养护措施，确保温度控制在合理范围内。

5.增强结构抗裂能力：在设计阶段考虑设置伸缩缝或诱导缝，释放温度应力；适当增加钢筋配筋率，提高混凝土的抗裂性能。

通过以上措施，可以有效减少大体积混凝土裂缝的发生，确保桥梁工程的安全性、耐久性和美观性。

（贵州省桥梁工程总公司）

摘要：分析了桥梁结构中大体积混凝土产生裂缝的原因，并提出了防止裂缝的主要技术措施。 关键词：桥梁工程；大体积混凝土裂缝；原因；控制

1大体积混凝土裂缝产生的原因

水泥水化过程中放出大量的热，且主要集中在浇筑后的 7d左右，一般每克水泥可以放出500了左右的热量，如果以 水泥用量350~550kg/m来计算，每m²混凝土将放出 17500~27500kj的热量，从而使混凝土内部温度升高（可 达70℃左右，甚至更高）。尤其对于大体积混凝土来讲，这 种现象更加严重。因为混凝土内部和表面的散热条件不同， 因此混凝土中心温度很高，这样就会形成温度梯度，使混凝 土内部产生压应力，表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土 的极限抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝。

混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收 缩。混凝土在不受外力的情况下的这种自发变形，受到外部 约束时（支承条件、钢筋等），将在混凝土中产生拉应力，使 得混凝土开裂。引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、干燥收 缩和温度收缩等3种。在硬化初期主要是水泥石在水化凝 固结硬过程中产生的体积变化，后期主要是混凝土内部自由 水分蒸发而引起的干缩变形。

大体积混凝土结构在施工期间，外界气温的变化对防止 大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响。混凝土内部的 温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热温 度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直 接关系，外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也就会愈高；如果 外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温度梯度。 如果外界温度的下降过快，会造成很大的温度应力，极其容 易引发混凝土的开裂。另外外界的湿度对混凝土的裂缝也 有很大的影响，外界的湿度降低会加速混凝土的干缩，也会 导致混凝土裂缝的产生。

大体积混凝土裂缝的控制

理论研究表明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了大量的热量。于是，我们对于桥梁中 的大体积混凝土应该选择低热或者中热的水泥品种。而水 泥释放温度的大小及速度取决于水泥内矿物成份的不同。 水泥矿物中发热速率最快和发热量最大的是铝酸三钙 (CA)，其他成份依次为硅酸三钙(C,S）、硅酸二钙(CS)和 铁铝酸四钙（CAF）。另外，水泥越细发热速率越快，但是 不影响最终发热量。因此我们在大体积混凝土施工中应尽 量使用矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥。我们应该充分利用混 凝土的后期强度，以减少水泥的用量。因为大体积混凝土施

工期限长，不可能28d向混凝土施加设计荷载，因此将试验 混凝土标准强度的龄期向后推迟至56d或者90d是合理 的。正是基于这一点，国内外很多专家均提出类似的建议， 这样充分利用后期强度则可以每㎡?混凝土减少水泥40 70kg左右，混凝土内部的温度相应降低4~7℃C。

2.2掺加外加料和外加剂

在大体积混凝土中掺人一定量的粉煤灰后，可以增加混 凝土的密实度，提高抗渗能力，改善混凝土的工作度，降低最 终收缩值，减少水泥用量。要降低大体积混凝土的水泥水化 热引起的内部温升，防止结构出现温度裂缝，利用粉煤灰作 混凝土的掺合料是最有效的方法之一。外加剂可以从以下 几个方面来选择。UFA膨胀剂，它可以等量替换水泥，并且 使混凝土产生适度的膨胀。一方面保证混凝土的密实度，另 一方面使混凝土内部产生压力，以抵消混凝土中产生的部分 拉应力。减水缓凝剂，并应保证一定的坍落度。这样可以延 缓水化热的峰值期并改善混凝土的和易性，降低水灰比以达 到减少水化热的目的。

大体积混凝土的骨料控制

在骨料的选择上应该选取粒径大强度高级配好的骨料。 这样可以获得较小的空隙率及表面积，从而减少水泥的用 量，降低水化热，减少干缩，减小了混凝土裂缝的开展。

虽然大体积混凝土不布置钢筋或者布筋较少，我们还是 可以在裂缝易发生部位如孔洞周围以及转角处布置一些斜 筋，从而让钢筋代替混凝土承担拉应力，这样可以有效的控 制裂缝的发展。为了避免裂缝的出现，在设计中利用中低强 度水泥充分利用混凝土的后期强度。在工程结构设计中要 特别注意降低结构的约束度。对于混凝土中钢筋保护层的 厚度应当尽量取较小值，因为保护层的厚度愈大愈容易发生 裂缝。

混凝土施工包括混凝土的生产、运输、浇筑和温度及表 面保护，是保护大体积混凝土温度裂缝的关键环节。 在温度较高的情况下进行施工，我们一定要注意降低混 凝土浇筑时的温度。可以在施工现场对堆在露天的砂石用 布覆盖，以减少阳光对其的辐射，同时对浇筑前的砂右用冷 水降温。在搅拌过程中向混凝土中添加冰水。以上这些措 施都可以有效的降低混凝土的人模温度。在混凝土的内部 通人冷却循环水，采用循环法保温养护，以便加快混凝土内 部的热量散发。混凝土表面应该覆盖一些织物进行保温、保 湿养护，这样不但可以降低混凝土内外温差，防止表面产生 裂缝，还可以防止混凝土骤然降温产生贯穿裂缝，并且还可

以使水泥顺利水化，防止产生湿度裂缝。为了及时掌握混凝 土内部温升与表面温度变化值，可以在混凝土内埋设一定量 的测温点，从而可以更好的了解混凝土的温度变化情况，一 且内外温差超过允许值25℃，好及时采取措施。 如果是在冬季进行施工，因为要防止早期混凝土被冻问 题，所以要求混凝土浇筑时应该具有较高的浇筑温度。但另 一方面，正是由于天气寒冷，混凝土稳定温度一定较低，往往 超过允许温差，不能防止混凝土裂缝要求。所以，混凝土浇 筑温度在冬季施工时一般以5~10℃为宜，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。加热石料时应避免过热和过分 干燥，最高温度不应超过75℃。另外还要注意运输中的保 温、浇筑过程中减少热量的损失以及保温养护。

jjf(新) 57-2021 数字式电子电位差计校准规范2.6大体积混凝土的裂缝检查与处理

对于混凝土裂缝，应以预防为主，为此需要精心设计、施 工，但是由于目前采用的防止裂缝的安全系数较小，而实际 情况又复杂多变，所以实际工程中还是难免出现一些裂缝。

最大的废旧橡胶产生国；每年生产的废旧橡胶复合材料近 500万t，其中废旧轮胎所占比例超过50%。废橡胶轮胎制 成颗粒或粉末是橡胶废物再利用的重要形式。废旧橡胶颗 粒广泛应用于土木工程中，如橡胶改性沥青混凝土，这种沥 青混凝土具有良好的抗疲劳和防裂性能，取得了良好的技术 经济效益，现已广泛用于高速公路建设中。在交通或是土方 工程中，废旧橡胶还可作为轻集料填料，制成可自流平和自 密实的建筑材料。国内对废旧橡胶制品的应用技术也逐渐 提高，但总体上存在较大的差距。 在机械力的作用下，废旧橡胶可根据不同的用途加工成 不同细度的粉状颗粒，根据不同的粒径来进行分类。国外分 为：8~20目称为胶粒，主要应用在跑道、道渣垫层、垫板、草 坪、铺路弹性层、运动场地铺装等；30~40目称为粗胶粉，主 要用于生产再生胶、活化胶粉、铺路、生产胶板等；40~60目 称为细胶粉，用于塑料改性、生产橡胶制品等；60～80目称 为精细胶粉，主要应用在汽车轮胎、橡胶制品、建筑材料等。 精细胶粉是一种较有前景的产品，与生产再生胶相比，具有 生产流程简单，能节省大量专用设备、厂房、动力和人力；省 去了软化剂、活化剂等化工原材料；不存在废水、废汽、粉尘 第二次污染，生产环境有明显改善，而目性能优越。

2.2废旧橡胶颗粒改性水泥混凝土的特性

随着自然资源、能源的日益短缺以及环境条件的不断恶 化，不仅要求混凝土材料具有优异的工程性能（力学、耐久 性），而且还要求其具有环境友好性，符合可持续发展战略 方针。由于橡胶自身独特的性质，使得其利用空间较大；同 时，橡胶制品性质相对稳定，在高碱性环境下能够稳定存在瓦工砖墙砌筑安全技术交底， 且不像高分子聚合物乳液等需要在一定环境条件下成膜固 化。因而，橡胶在混凝土中应用上更具简单、便利化的优越 性。研究结果表明：在混凝土中掺入橡胶颗粒后，水泥混凝 土的某些物理、力学性能（如容重、变形性能、抗冲击等)会 得到较大的改善。橡胶颗粒加人到混凝土中后能较好地改 善混凝土的抗弹性变形能力，大大增加混凝土的可塑性能， 且使得混凝土在破坏形式上表现为延性和塑性行为。

2.3废旧橡胶颗粒改性水泥混凝土有待进一步探讨