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摘 要：在对桥梁工程进行建设的时候，合理的运用大体积混凝土，可以使主体结构物的稳定性进一步提高，但是在胶凝材料水化热过程中，会使温度发生变化，导致混凝土收缩，从而出现裂缝，最终会对水工码头整体施工质量产生影响。本文以某码头工程为例，对其裂缝产生原因、控制和处理手段等问题进行了阐述，为今后桥梁大体积混凝土的施工提供参考。
关键词：大体积混凝土;桥梁;控制措施;施工裂缝
中图分类号：U445.57 文献标识码：A
1 工程概述
荔榕高速独家村1号桥，桥长274.04 m、宽28.5 m，由于贵州多山，该桥梁在两山之间，最高矩形桥墩墩高45.9 m，其承台、方柱墩均为大体积混凝土，承台所使用的混凝土尺寸为14.316 m*7.5（3） m*2.5 m，强度为C30，单体体积为248.7 m?;矩形桥墩尺寸为42.972m*2.6m*2.2m，强度为C40，断面最小处尺寸为2 m，均为大体积混凝土。在对首件方块进行预制时在对首件承台进行浇筑时，将混凝土的模板拆除后，发现其表面出现裂缝，且裂缝为不规则的。为了使工程质量得到保障，为了使该问题得到解决，项目部进行了论证分析，并对解决方案进行筛选，从而使大体积混凝土裂缝问题得到解决。
2 大体积混凝土的定义
通过相关规范可知，大体积混凝土主要判断方式为：（1）混凝土实体结构最小尺寸大于1 m;（2）混凝土中胶凝材料在水化过程中，会产生收缩和温度变化，从而产生裂缝，其也为大体积混凝土。目前，大体积混凝土结构在水利大坝、高层建筑以及大型桥梁中应用较为广泛，在对其进行养护和施工时，由于多种原因的存在，会使其产生裂缝，从而使其结构力学性能受到影响，最终会导致质量或安全问题的发生。因此，为了使大体积混凝土质量得以提高，项目部应对裂缝产生的原因进行分析和干预。
3 大体积混凝土裂缝的特点及成因
通过对工程实际情况进行分析可知，上表面层以及预埋筋周边为承台混凝土裂缝的聚集区，这些裂缝是在硬化初期产生的。以大体积混凝土特点为基础，对裂缝进行分析可知：（1）上表面层的裂缝比较浅，且不规划，通常会在拆模后不久产生此种裂缝，通过对裂缝产生时间以及施工环境进行分析可知，该种裂缝主要是因为后期养护不符合规范，导致混凝土表面脱水，从而造成塑性裂缝，与此同时，骨料下沉、混凝土离析、养护工艺不符合要求以及拆模过早等因素也会造成塑性裂缝。（2）预埋筋周边的裂缝呈现出发育状态，分布规律，且裂缝深处存在钢筋，由此可知，该裂缝为应力集中裂缝，主要是温度收缩应力不均导致。
除了以上两种裂缝，还存在干燥收缩、温度收缩以及温差裂缝。主要内容为：
（1）干燥收缩裂缝。该种收缩主要出现在混凝土硬化后，混凝土或水泥石干燥时，其中的水会蒸发成蒸汽，在此过程中，水泥石中毛细孔以及大孔洞中的水都会随之蒸发，最先蒸发的水为大孔洞中的水，此过程不会造成混凝土的收缩，其次为毛细孔中的水发生蒸发，虽然此过程蒸发水的量越来越少，但是收缩量却会不断增加，从而造成收缩裂缝。
（2）温度收缩裂缝。结构散热降温、水化热的绝热温升以及浇筑温度都是组成混凝土内部温度的因素，与此同时，外界气温也会对混凝土浇筑温度产生影响。当外部气温较高时，混凝土的浇筑温度也会提高。因此当外界气温下降较快时，会使混凝土内部和外层的温度梯度增加，从而造成温度收缩裂缝。
以上两种收缩裂缝规律性较强，通常在混凝土硬化中期产生，多发生在承台宽度（或长度）方向的1/2、1/4、1/8等位置。
（3）温差裂缝。该种裂缝出现的原因为：水泥水化放热，导致混凝土表面和内部温差增加。通常水泥水化热为165 J/g～250 J/g，当水泥用量增加时，其绝热温升会随之加大，可达50℃～80℃，根据相关研究，当混凝土内外温差超过10℃时，其冷缩值约为0.01%，温差越大，该值也会增加，当其超过极限拉伸时，结构便会出现裂缝。该种裂缝较为不规律，通常在混凝土硬化早期发生。
4 对大体积混凝土裂缝进行控制
项目部在对承台进行浇筑时，裂缝通常发生在初期阶段，在对大体积混凝土进行施工前，施工人员应先以目标特点为基础，对其开裂风险进行评估，在此过程中，应先对承台现浇混凝土构建最高温度以及绝热温升进行估算，并对混凝土的外约束应力和自约束应力加以计算，最后以混凝土各龄期的抗裂安全系数和抗拉强度为基础，对混凝土的开裂风险进行判断。经过研究可知，该桥梁承台现浇混凝土具有较小的开裂风险，但是对矩形桥墩混凝土进行分析时，可发现其抗裂安全系数较小，因此容易产生干燥和温度收缩裂缝，为了避免深层裂缝或结构贯穿裂缝的产生，施工人员应采取相应的措施对其进行控制。当前管养措施、降温措施以及构造措施等是混凝土裂缝控制的主要措施，主要内容为：
（1）构造措施。在对大体积混凝土实施施工之前，施工人员可以对构造参数进行优化，使其抗裂安全系数进一步提高，从而達到降低开裂风险的目的，由于预制方块尺寸较小，可采取一次性方式进行浇筑。在对矩形桥墩进行施工时，应对其进行合理的分层和分段施工，由于矩形桥墩尺寸为45.9 m*2.6 m*2.2 m，因此可采用分层多次的方式实施浇筑。
（2）降温措施。①对入模温度进行控制：风冷、喷雾等仓面降温，提高浇筑效率、对入仓时间进行控制，使用冰水或制冷水等低温水进行拌和，采用预冷、洒水以及遮阳等方式对骨料温度进行控制，在温度较低时段进行施工;②对混凝土内部温度进行控制：为对混凝土内部埋设冷却水管的处理方式，达到通水降温的目的。
（3）管养措施。混凝土终凝后，应对其进行及时的养护;拆除承台或矩形桥墩的模板后，应设专人进行养护，保证构件表面长时间保持湿润，使构件表面湿度尽量接近于标养湿度，通常应大于90%;在对矩形桥墩进行管养时，应采用专人养护和覆盖土工布的方式，通常为了提高养护效果，可铺设双层土工布、加涂养护剂。在对养护期温度进行控制时，应做到如下几点：①混凝土内部（表面下50 mm或100 mm到中心的位置）温差应小于20℃;②混凝土表面（表面下50 mm或100 mm）与外界温度温差应小于25℃;③应将混凝土降温速度控制在2℃/d以内;④当拆除保护层后，大气和混凝土表面温差应小于20℃。在对混凝土养护时间进行控制时，应从浇筑初期开始计算，若水泥为普通硅酸盐水泥，则养护时间应大于14天;若水泥为其他水泥，则养护时间应大于21天;夏季施工时，应对养护时间进行增加。 在对大体积混凝土裂缝进行控制时，除了上述主要措施外，还应对配合比和材料进行优化和选择。例如，可采用外加缓凝剂、矿渣、粉煤灰，降低胶凝材料用量、选择低水化热材料以及选择大规格骨料等方式对混凝土内部温度进行控制，使混凝土内部的约束应力得到控制，从而使抗裂安全系数降低，最终达到降低混凝土开裂风险的目的。
5 裂缝问题和处理方式
在对首件承台进行施工时，发现其表面存在不规则裂缝，产生这种裂缝的原因是因为混凝土液性转化到塑性的速度较快，导致水分蒸发速率增加，是环境温度升高，从而出现塑性收缩，当抗裂应力低于温度应力时（如图1可知大体积混凝土水化热过程中的主要温度变化），便会出现塑性收缩裂缝。对现场进行实测可知，裂缝的宽度为0.15 mm，长为30 mm～150 mm，深度较浅。
以首件承臺为例，对其表面裂缝进行处理，主要应使用灌注水泥素浆刮平、加强管养的方式对其进行处理。为了对后续大体积混凝土裂缝进行预防，应采用二次振捣、抹压的方式进行处理，对表面裂缝进行控制。
除了表面裂缝之外，大体积混凝土还包括贯穿裂缝、深层裂缝以及细微裂缝。贯穿裂缝以及深度裂缝会对混凝土结构性能产生影响，因此项目部应对修补方案进行编制，采取有效的方式对其进行修补，在对修补材料进行选择时，应采用与混凝土颜色一致、不收缩、稳定性好以及粘结强度高的材料，主要可以采用电化学防护法、混凝土置换法、结构补强法、灌浆法以及填充法等。通常采用表面贴补法和涂抹法对表面裂缝进行处理，涂抹材料通常为可环氧树脂，与此同时，还可使用土工膜对表面裂缝进行处理。细微裂缝通常不会对混凝土结构性能产生影响，因此可不进行处理。
近几年，在新技术和新材料的应用过程中，混凝土裂缝修补技术发展迅速，具有微膨胀、无收缩、高强、早强以及快硬等特性的丁苯橡胶、聚醋酸乙烯、环氧树脂浆料等材料应用越来越广泛。
6 总结
在桥梁、水运以及交通等大型主体结构工程中对大体积混凝土应用越来越广泛，因此为了使工程整体质量得以提升，施工单位应对混凝土裂缝进行控制。在对大体积混凝土裂缝进行控制时，应从管养、施工工艺、配合比、原材料等方面对其进行治理和预防，做到防患于未然，使混凝土质量进一步提高，从而达到提高航道和港口寿命的目的。本文以某码头工程中的裂缝问题为基础，对其裂缝防治进行分析，为今后大体积混凝土码头的施工奠定基础。
参考文献：
[1]于真.浅谈大体积混凝土施工[J].河南建材，2013（06）.
[2]李红星，郭和利.混凝土构件表面缺陷防治[J].水运工程，2007（S1）.
关键词：大体积混凝土;桥梁;控制措施;施工裂缝
中图分类号：U445.57 文献标识码：A
1 工程概述
荔榕高速独家村1号桥，桥长274.04 m、宽28.5 m，由于贵州多山，该桥梁在两山之间，最高矩形桥墩墩高45.9 m，其承台、方柱墩均为大体积混凝土，承台所使用的混凝土尺寸为14.316 m*7.5（3） m*2.5 m，强度为C30，单体体积为248.7 m?;矩形桥墩尺寸为42.972m*2.6m*2.2m，强度为C40，断面最小处尺寸为2 m，均为大体积混凝土。在对首件方块进行预制时在对首件承台进行浇筑时，将混凝土的模板拆除后，发现其表面出现裂缝，且裂缝为不规则的。为了使工程质量得到保障，为了使该问题得到解决，项目部进行了论证分析，并对解决方案进行筛选，从而使大体积混凝土裂缝问题得到解决。
2 大体积混凝土的定义
通过相关规范可知，大体积混凝土主要判断方式为：（1）混凝土实体结构最小尺寸大于1 m;（2）混凝土中胶凝材料在水化过程中，会产生收缩和温度变化，从而产生裂缝，其也为大体积混凝土。目前，大体积混凝土结构在水利大坝、高层建筑以及大型桥梁中应用较为广泛，在对其进行养护和施工时，由于多种原因的存在，会使其产生裂缝，从而使其结构力学性能受到影响，最终会导致质量或安全问题的发生。因此，为了使大体积混凝土质量得以提高，项目部应对裂缝产生的原因进行分析和干预。
3 大体积混凝土裂缝的特点及成因
通过对工程实际情况进行分析可知，上表面层以及预埋筋周边为承台混凝土裂缝的聚集区，这些裂缝是在硬化初期产生的。以大体积混凝土特点为基础，对裂缝进行分析可知：（1）上表面层的裂缝比较浅，且不规划，通常会在拆模后不久产生此种裂缝，通过对裂缝产生时间以及施工环境进行分析可知，该种裂缝主要是因为后期养护不符合规范，导致混凝土表面脱水，从而造成塑性裂缝，与此同时，骨料下沉、混凝土离析、养护工艺不符合要求以及拆模过早等因素也会造成塑性裂缝。（2）预埋筋周边的裂缝呈现出发育状态，分布规律，且裂缝深处存在钢筋，由此可知，该裂缝为应力集中裂缝，主要是温度收缩应力不均导致。
除了以上两种裂缝，还存在干燥收缩、温度收缩以及温差裂缝。主要内容为：
（1）干燥收缩裂缝。该种收缩主要出现在混凝土硬化后，混凝土或水泥石干燥时，其中的水会蒸发成蒸汽，在此过程中，水泥石中毛细孔以及大孔洞中的水都会随之蒸发，最先蒸发的水为大孔洞中的水，此过程不会造成混凝土的收缩，其次为毛细孔中的水发生蒸发，虽然此过程蒸发水的量越来越少，但是收缩量却会不断增加，从而造成收缩裂缝。
（2）温度收缩裂缝。结构散热降温、水化热的绝热温升以及浇筑温度都是组成混凝土内部温度的因素，与此同时，外界气温也会对混凝土浇筑温度产生影响。当外部气温较高时，混凝土的浇筑温度也会提高。因此当外界气温下降较快时，会使混凝土内部和外层的温度梯度增加，从而造成温度收缩裂缝。
以上两种收缩裂缝规律性较强，通常在混凝土硬化中期产生，多发生在承台宽度（或长度）方向的1/2、1/4、1/8等位置。
（3）温差裂缝。该种裂缝出现的原因为：水泥水化放热，导致混凝土表面和内部温差增加。通常水泥水化热为165 J/g～250 J/g，当水泥用量增加时，其绝热温升会随之加大，可达50℃～80℃，根据相关研究，当混凝土内外温差超过10℃时，其冷缩值约为0.01%，温差越大，该值也会增加，当其超过极限拉伸时，结构便会出现裂缝。该种裂缝较为不规律，通常在混凝土硬化早期发生。
4 对大体积混凝土裂缝进行控制
项目部在对承台进行浇筑时，裂缝通常发生在初期阶段，在对大体积混凝土进行施工前，施工人员应先以目标特点为基础，对其开裂风险进行评估，在此过程中，应先对承台现浇混凝土构建最高温度以及绝热温升进行估算，并对混凝土的外约束应力和自约束应力加以计算，最后以混凝土各龄期的抗裂安全系数和抗拉强度为基础，对混凝土的开裂风险进行判断。经过研究可知，该桥梁承台现浇混凝土具有较小的开裂风险，但是对矩形桥墩混凝土进行分析时，可发现其抗裂安全系数较小，因此容易产生干燥和温度收缩裂缝，为了避免深层裂缝或结构贯穿裂缝的产生，施工人员应采取相应的措施对其进行控制。当前管养措施、降温措施以及构造措施等是混凝土裂缝控制的主要措施，主要内容为：
（1）构造措施。在对大体积混凝土实施施工之前，施工人员可以对构造参数进行优化，使其抗裂安全系数进一步提高，从而達到降低开裂风险的目的，由于预制方块尺寸较小，可采取一次性方式进行浇筑。在对矩形桥墩进行施工时，应对其进行合理的分层和分段施工，由于矩形桥墩尺寸为45.9 m*2.6 m*2.2 m，因此可采用分层多次的方式实施浇筑。
（2）降温措施。①对入模温度进行控制：风冷、喷雾等仓面降温，提高浇筑效率、对入仓时间进行控制，使用冰水或制冷水等低温水进行拌和，采用预冷、洒水以及遮阳等方式对骨料温度进行控制，在温度较低时段进行施工;②对混凝土内部温度进行控制：为对混凝土内部埋设冷却水管的处理方式，达到通水降温的目的。
（3）管养措施。混凝土终凝后，应对其进行及时的养护;拆除承台或矩形桥墩的模板后，应设专人进行养护，保证构件表面长时间保持湿润，使构件表面湿度尽量接近于标养湿度，通常应大于90%;在对矩形桥墩进行管养时，应采用专人养护和覆盖土工布的方式，通常为了提高养护效果，可铺设双层土工布、加涂养护剂。在对养护期温度进行控制时，应做到如下几点：①混凝土内部（表面下50 mm或100 mm到中心的位置）温差应小于20℃;②混凝土表面（表面下50 mm或100 mm）与外界温度温差应小于25℃;③应将混凝土降温速度控制在2℃/d以内;④当拆除保护层后，大气和混凝土表面温差应小于20℃。在对混凝土养护时间进行控制时，应从浇筑初期开始计算，若水泥为普通硅酸盐水泥，则养护时间应大于14天;若水泥为其他水泥，则养护时间应大于21天;夏季施工时，应对养护时间进行增加。 在对大体积混凝土裂缝进行控制时，除了上述主要措施外，还应对配合比和材料进行优化和选择。例如，可采用外加缓凝剂、矿渣、粉煤灰，降低胶凝材料用量、选择低水化热材料以及选择大规格骨料等方式对混凝土内部温度进行控制，使混凝土内部的约束应力得到控制，从而使抗裂安全系数降低，最终达到降低混凝土开裂风险的目的。
5 裂缝问题和处理方式
在对首件承台进行施工时，发现其表面存在不规则裂缝，产生这种裂缝的原因是因为混凝土液性转化到塑性的速度较快，导致水分蒸发速率增加，是环境温度升高，从而出现塑性收缩，当抗裂应力低于温度应力时（如图1可知大体积混凝土水化热过程中的主要温度变化），便会出现塑性收缩裂缝。对现场进行实测可知，裂缝的宽度为0.15 mm，长为30 mm～150 mm，深度较浅。
以首件承臺为例，对其表面裂缝进行处理，主要应使用灌注水泥素浆刮平、加强管养的方式对其进行处理。为了对后续大体积混凝土裂缝进行预防，应采用二次振捣、抹压的方式进行处理，对表面裂缝进行控制。
除了表面裂缝之外，大体积混凝土还包括贯穿裂缝、深层裂缝以及细微裂缝。贯穿裂缝以及深度裂缝会对混凝土结构性能产生影响，因此项目部应对修补方案进行编制，采取有效的方式对其进行修补，在对修补材料进行选择时，应采用与混凝土颜色一致、不收缩、稳定性好以及粘结强度高的材料，主要可以采用电化学防护法、混凝土置换法、结构补强法、灌浆法以及填充法等。通常采用表面贴补法和涂抹法对表面裂缝进行处理，涂抹材料通常为可环氧树脂，与此同时，还可使用土工膜对表面裂缝进行处理。细微裂缝通常不会对混凝土结构性能产生影响，因此可不进行处理。
近几年，在新技术和新材料的应用过程中，混凝土裂缝修补技术发展迅速，具有微膨胀、无收缩、高强、早强以及快硬等特性的丁苯橡胶、聚醋酸乙烯、环氧树脂浆料等材料应用越来越广泛。
6 总结
在桥梁、水运以及交通等大型主体结构工程中对大体积混凝土应用越来越广泛，因此为了使工程整体质量得以提升，施工单位应对混凝土裂缝进行控制。在对大体积混凝土裂缝进行控制时，应从管养、施工工艺、配合比、原材料等方面对其进行治理和预防，做到防患于未然，使混凝土质量进一步提高，从而达到提高航道和港口寿命的目的。本文以某码头工程中的裂缝问题为基础，对其裂缝防治进行分析，为今后大体积混凝土码头的施工奠定基础。
参考文献：
[1]于真.浅谈大体积混凝土施工[J].河南建材，2013（06）.
[2]李红星，郭和利.混凝土构件表面缺陷防治[J].水运工程，2007（S1）.