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桥梁工程中大体积溷凝土裂缝的原因与防治

在桥梁工程中，大体积混凝土结构广泛应用于基础、桥墩等关键部位。然而，在施工和使用过程中，常常出现裂缝问题，严重影响结构的安全性和耐久性。

大体积混凝土裂缝的主要原因包括：一是水化热引起的温度应力。由于混凝土体积大，内部水化热难以散发，导致内外温差较大，产生较大的温度应力，从而引发裂缝；二是混凝土收缩变形，包括塑性收缩、干燥收缩和化学收缩，特别是在养护不当的情况下更容易发生；三是外部约束条件影响，如地基或相邻结构对混凝土的约束过强，限制其自由变形，导致开裂；四是材料配比不合理，如水泥用量过大、水灰比控制不当等，也会增加开裂风险。

为有效防治大体积混凝土裂缝，应采取综合措施。首先，优化混凝土配合比设计，采用低热水泥、掺加粉煤灰等掺合料，降低水化热释放。其次，合理安排浇筑顺序与分层厚度，控制混凝土入模温度，并加强振捣以提高密实度。再次，加强温控措施，如埋设冷却水管、保温覆盖等，减小内外温差。同时，注重养护工作，保持适宜的湿度和温度，防止水分蒸发过快。最后，在结构设计中设置伸缩缝或后浇带，减少外部约束带来的应力集中。

通过科学设计、精细施工与有效养护，可显著降低大体积混凝土裂缝的发生概率，确保桥梁工程的整体质量与安全性能。

桥梁工程中大体积混凝土裂缝的原因与防治

摘要：通过对本市大型钢筋混凝工结构桥架梅东入桥的现场胞工官理， 从设计，施工的角度，分析了造成桥梁结构中大体积混凝土裂缝的原因，并 提出如何预防，检查和处理大体积混凝土裂缝的主要的技术措施。 关键词：桥梁工程大体积混凝土裂缝处理 0引言 随着国家建设投资的发展，市政工程投入的进一步加大，各类 桥梁在市政工程的应用日益广泛，大体积混凝土在桥梁结构中应用 的越来越多，而且主要应用于主要受力部分，但是，相应暴露出来的 问题也越来越多，其中，大体积混凝土的裂缝问题，尤为突出。我国 普通混凝土配合比设计规范规定：混凝土结构物中实体最小尺寸不 小于1m的部位所用的混凝土即为大体积混凝土：美国则规定为： 任何现浇混凝土，只要有可能产生温度影响的混凝土均称为大体积 混凝土。 目前，国内外对机械荷载引起的开裂问题研究得较为透彻。而 对温度荷载引起的有关裂缝的研究尚不充分。我们应对此加以重 视，防止危害结构的裂缝产生。另外对于大体积混凝土内温度应力 与裂缝控制也多集中在水利工程中的大坝、高层建筑的深基础底 板。而对于桥梁中大体积混凝土的裂缝的研究并未得到足够的重 视。本文将对此进行分析，探讨裂缝出现的原因及控制措施。 1大体积混凝土裂缝产生的原因 大体积混凝土结构通常具有以下特点：混凝土是脆性材料，抗 拉强度只有抗压强度的1/10左右。大体积混凝土的断面尺寸较 大，由于水泥的水化热会使混凝土内部温度急剧上升；以及在以后 的降温过程中，在一定的约束条件下会产生相当大的拉应力。大体 积混凝土结构中通常只在表面配置少量钢筋，或者不配钢筋。因此， 拉应力要由混凝土本身来承担。 1.1水泥水化热的影响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500J左右的热 量，如果以水泥用量350~550kg/m3来计算，每m?混凝土将放出 17500~27500kJ的热量，从而使混凝土内部升高（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。 1.2混凝土的收缩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 三种。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。 1.3外界气温湿度变化的影响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 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。 2大体积混凝土裂缝的控制 2.1大体积混凝土中水泥的品种及用量理论研究表明大体积

通过多年的现场观察，通过查阅有关混凝土内部应力方面的 土温度裂缝产生的原因、现场混凝土温度的控制和预防裂缝的 行阐述。 1温凝土 温度应力列缝控制

施进行等进行阐述。 关键词：混凝土温度应力裂缝控制 0引言 混凝土在现代工程建设中占有重要地位。而在今天，混凝土的 裂缝较为普遍，在桥梁工程中裂缝几乎无所不在。尽管我们在施工 中采取各种措施，但裂缝仍然时有出现。究其原因，我们对混凝土温 度应力的变化注意不够是其中之一。 1裂缝的原因 混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化，混 凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格（如碱骨料 反应），模板变形，基础不均匀沉降等。 混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在 表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝上的 约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表 面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即 会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面 湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿，表面干 缩形变受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝。在钢筋混凝土中， 拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。在素混凝土内 或钢筋混凝上的边缘部位如果结构内出现了拉应力，则须依靠混凝 土自身承担。 2温度应力的分析 根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段： 2.1早期：自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约30 天。这个阶段的两个特征，一是水泥放出大量的水化热，二是混凝上 弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内 形成残余应力。 2.2中期：自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定 温度时止，这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界 气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期 间混凝上的弹性模量变化不大。 2.3晚期：混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是 外界气温变化所引起，这些应力与前两种的残余应力相选加。 3温度的控制和防止裂缝的措施 为了防止裂缝，减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件 两个方面着手

（上接第115页） 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 科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。 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，而实际情况有复杂多变，所以实际工程中还是难 免出现一些裂缝。大体积混凝土的裂缝分为三种：表面裂缝、深层裂 缝、贯穿裂缝。对于表面裂缝因为其对结构应力、耐久性和安全基本 没有影响，一般不作处理。对深层裂缝和贯穿裂缝可以采取凿除裂

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控制温度的措施如下： ①采用改善骨料级配，用干硬性混凝土，掺混合料，加引气剂或 塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量；②拌合混凝土时加水或 用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度：③热天浇筑混凝土时减 少浇筑厚度，利用浇筑层面散热；④在混凝土中埋设水管，通入冷水 降温；5规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝 土表面发生急剧的温度梯度；6施工中长期暴露的混凝土浇筑块表 面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施； 改善约束条件的措施是： ①合理地分缝分块：②避免基础过大起伏：③合理的安排施工 工序，避免过大的高差和侧面长期暴露； 此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加强养护，防止表面 干缩，特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要，应特别注 意避免产生贯穿裂缝，出现后要恢复其结构的整体性是十分困难 的，因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。 为保证混凝土工程质量，防止开裂，提高混凝土的耐久性，正确 使用外加剂也是减少开裂的措施之一。 ①水灰比是影响混凝土收缩的重要因素，使用减水防裂剂可使 混凝土用水量减少25%。②水泥用量也是混凝土收缩率的重要因 素，掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少 15%的水泥用量，其体积用增加骨料用量来补充。③提高水泥浆与 骨料的粘结力，提高的混凝土抗裂性能。④混凝土在收缩时受到约 束产生拉应力，当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生。减 水防裂剂可有效的提高的混凝土抗拉强度，大幅提高混凝土的抗裂 性能。5掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间适当，在有效防止水泥迅 速水化放热基础上，避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加。 掺外加剂混凝土和易性好，表面易摸平，形成微膜，减少水分蒸 发，减少干燥收缩. 4混凝土的早期养护 ①防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度，防止表面裂缝。 ②防止混凝土超冷，应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低 于混凝土使用期的稳定温度。③防止老混凝土过冷，以减少新老混 凝土间的约束。 混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿条件，以达 到两个方面的效果，一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭， 防止有害的冷缩和干缩。一方面使水泥水化作用顺利进行，以期达 到设计的强度和抗裂能力。