身份证号码：32098119870309xxxx
摘要：随着桥涵技术的突飞猛进，大体积混凝土在桥涵结构中应用的越来越多。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。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。因此应对此加以重视，防止危害结构的裂缝产生。另外结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，而对于市政工程中桥涵工程大体积混凝土裂缝的研究并未得到足够的重视。文中将对此进行分析，探讨裂缝出现的原因及控制措施。
关键词：市政工程；桥涵工程；大体积混凝土；裂缝；控制
1大体积混凝土的特点分析
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，又是不善于导热的材料，由于其断面尺寸较大，水泥在水化热过程中会释放出大量的热量，导致混凝土结构物内部的温度急剧上升，在以后的降温过程中一定的约束条件下会产生相当大的拉应力，而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，所以很容易出现不良裂缝。
2桥涵工程大体积混凝土结构裂缝产生原因分析
2.1水泥水化热的影响
水泥在整个水化过程当中，会释放出大量的热量，而且热量释放的顶峰是集中在浇筑完成后的7d左右，就普遍情况来看，在这一阶段每克水泥能够释放出500J左右的热量，如果依照350～550kg/m3的水泥用量来计算，每立方米混凝土将放能够释放出17500～27500kJ的热量单位，进而使混凝土内部的温度持续提升。由于混凝土结构内部与表层的散热无法达到均衡，中心部分存在温度过高的问题，这样就会使整体结构温度呈现梯形发展，使得混凝土结构内部开始产生压应力，表层部分产生拉应力，当拉应力超越整个结构能够承载的极限时，混凝土结构表层就会开始产生缝隙。
2.2混凝土收缩问题
混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收缩，对于大体积混凝土来说，这种现象显得尤为突出。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，当这种拉应力大于混凝土的极限抗拉强度时，混凝土便开裂。引起混凝土裂缝的收缩主要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩等。在硬化初期主要是水泥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，而温度所引起的收缩则伴随混凝土整个强度发展的过程，它影响强度大、周期较长，属于较难控制的因素。
2.3外界条件变化的影响
在桥涵工程施工过程中，大体积混凝土机构容易受到外界气温变化的影响，这也是造成大体积混凝土裂缝的一个重要因素。大体积混凝土温度变化一般要经历三个时期：升温期、冷却期和稳定期。水泥水化热的温度、结构的散热温度以及浇注温度等各种温度的综合就是混凝土的内部温度。混凝土的浇筑温度与外界气温存在正相关关系，即外界温度越高，浇筑温度也就越高。当外界温度下降时，大体积混凝土的内部和外部的温度差额就会变大。若外界温度的下降速度特别快，混凝土中就会受到温度应力的作用，这时出现裂缝的可能性非常大。造成混凝土出现裂缝的原因除了受到外界温度的影响，还受到外界湿度的影响。混凝土如果处在外界湿度较低的条件下，干缩的速度便会加快，从而导致混凝土出现裂缝的现象。
3大体积混凝土结构裂缝问题的管控
3.1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。因此，对于桥涵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分的不同。水泥矿物中发热速率最快和发热量最大的是铝酸三钙（C3A），其他成分依次为硅酸三钙（C3S）、硅酸二钙（C2S）和铝酸四钙（C4AF）。另外，水泥越细发热速率越快，但是不影响最终发热量。因此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，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。基于这一点，国内外很多专家提出类似的建议，这样充分利后期强度则可减少水泥40～70kg/m3左右，混凝土内部的温度相应降低4～7℃。
3.2掺加掺合料和外加剂
在大体积混凝土结构当中融入了定量的粉煤灰之后，混凝土的整体密实度会有很大程度的提升，进而确保结构有更好的防渗透能力，提升混凝土的刚度，削减最终的收缩值，并节省水泥的整体用量。要确保大体积混凝土结构中因水泥水化热导致的内部温升得到缓解，并抑制整个结构随温度变更出现的裂缝问题，最有效的一种解决方式，便是将粉煤灰融入混凝土作为掺合料。对于外加剂进行选择时，可以着重从以下几个方面来进行选择。例如UFA膨胀剂，这种外加剂能够达成等量替换水泥的效果。并且能够使混凝土产生适度的膨胀。除此之外，还能够进一步确保混凝土的整体密度，这样的材料能使混凝土的内部产生一定压力，以确保对混凝土中部分拉应力的抵消。此外还应当加入减水缓凝剂，这样能够使水化热的峰值期得到适当延缓，并提升混凝土结构的整体和易性，削减水灰比，以确保环节水化热这一目标的达成。
3.3优化大体积混凝土的设计
虽然在大体积混凝土中没有钢筋或有少量的钢筋，但是为了减少混凝土承担的拉应力，降低混凝土裂缝出现的几率，我们可在易出现裂缝的位置如转角处与孔洞附近设计一些斜筋，以减少出现混凝土裂缝的现象。在桥涵设计过程中通过使用中低强度的水泥有效利用混凝土的后期强度，也可以有效防止混凝土裂缝的产生。此外，在桥涵工程结构设计中通过减少对结构的约束力、将混凝土中钢筋保护层的厚度控制在最小范围内等措施也是有效控制混凝土裂缝出线的措施。
3.4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，所以实际桥涵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，一般不做处理。对深层裂缝和贯穿裂缝可以采取用风镐、风钻或人工将裂缝凿除，至看不见裂缝为止，凿槽断面为梯形，再在上面浇筑混凝土。在处理较深的裂缝时，一般是在混凝土已充分冷却后，在裂缝上铺设1～2层的钢筋后再继续浇筑新混凝土。对比较严重的裂缝可以采取水泥灌浆和化学灌浆。水泥灌浆适用于裂缝宽度在0.5mm以上时，对于裂缝宽度小于0.5mm时应采取化学灌浆，化学灌浆材料一般使用环氧一糠醛丙酮系等浆材。
4结束语
桥涵工程是我国路桥工程的重要构成部分，是社会性的工程，也是关乎整个城市、整个国家交通运输及民众出行安全性的重要一环，而大体积混凝土结构则是在当前路桥工程中应用最为广泛的结构。因此只有不断提升混凝土结构的质量，才能确保桥涵工程整体建设质量的提升。
参考文献：
[1]解析桥梁工程成本的合理有效控制与探索[J].吴丽丽.科技创业家.2013（13）
[2]大数据在桥梁工程中的应用探析[J].张志永.山东工业技术.2016（14）
[3]基于ANP的深水桥梁基础工程施工风险评估[J].王丹，赵辉.公路工程.2017（02）
[4]市政公路桥梁工程施工安全技术方案[J].任银飞.建材与装饰.2017（09）
[5]对目前桥梁机械设备的精细管理研讨[J].余纪芳.低碳世界.2017（12）