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摘要：结合桥梁承台工程实例，分析大体积混凝土裂缝成因，提出裂缝控制措施，包括混凝土配合比材料的调整、加强浇筑 温度及入模温度控制、降低骨料温度、拌和、冷却水管设置、加强后期养护、注重大体积混凝土温度监测等内容。研究表明，采取裂缝控制措施，可推动大体积混凝土施工顺利进行，预防裂缝出现，其取得了良好效果，承台未发生开裂现象，可为同类工程推广应用。
关键词：桥梁承台；大体积混凝土；施工裂缝控制；温度监测
随着我国经济的发展，在进行基础建设的过程 中，大体积混凝土的应用越来越广泛。《大体积混凝土施工标准》（GB 50496—2018）定义混凝土结构物实体最小尺寸不小于1m，或预计会因混凝 土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有 害裂缝产生的混凝土为大体积混凝土。对于较大的跨江、跨河、地质条件特殊或需要跨过建筑物的 桥梁，为不对通航或周边建筑物造成不利影响，往往采用一跨而过的桥梁结构形式这样的桥梁需要足够大的主墩承台，其最小尺寸远大于1m，为大体量混凝土结构。水泥在水化过程中会产生大量热量，在大体积 混凝土内外部散热能力不一，会导致温度差从而产生温度应力，使得形成温度裂缝。大体积混凝 土施工中，温度是核心指标之一。现有研究普遍认为：大体积混凝土在硬化过程中产生的水化热引起混凝土内外温差超过25℃会导致混凝土开裂，而单一的指标往往不能够全面的反应结构中的温度变化。
1、大体积混凝土裂缝的成因
桥梁大体积混凝土浇筑过程中，在水化温度、弹性模量、气温、风速、湿度等因素综合作用下，再加之工艺不合理，忽视施工过程控制，易产生裂缝。为实现对裂缝的有效控制，浇筑大体积混凝土时，要重视温度变化控制，抑制裂缝产生。要控制大体积承台温度拉应力，使其小于混凝土抗拉强度。同时采取措施控制环境温度和混凝土温度，加强养护，降低大体积承台施工的内外部拉应力。只有在做好这些工作的前提下，并严格按要求施工，才能有效控制大体积混凝土内外部温差，实现对裂缝的有效预防和控制。
2、混凝土配合比材料的调整
为预防裂缝产生，让大体积混凝土施工取得更好效果，施工单位应注重调整混合料配合比设计，减少水泥用量，适当掺入添加剂和减水剂。
2.1、水泥
大体积混凝土施工中，采取相应措施，降低由于水化热引发的混凝土内部温度上升，这是裂缝防控的关键。试验研究结果表明，合理控制混凝土水泥用量，有利于预防裂缝产生。因此，在满足大体积混凝土设计强度的前提下，应尽可能减少水泥用量，降低混凝土内部温度，防止裂缝产生。还要减少混合料的碱含量，碱含量要小于水泥用量 的 0.6%。避免碱含量过高而导致碱骨料反应，防止混凝土不均匀膨胀，最终达到预防裂缝产生的目的。
2.2、添加剂
配合比设计时掺入粉煤灰，延长混凝土初凝时间，降低早期强度，延缓水化热释放热量过程，降低混凝土内部温度上升速度。添加矿粉代替水泥，降低因水泥水化热导致的混凝土内部温度上升。掺入矿粉能让水泥颗粒更分散，让水泥水化反应更彻底，释放更多水泥浆体润滑骨料。该工程大体积混凝土配合比设计中，通过掺入粉煤灰和矿粉，充分发挥二者的作用，增强混凝土综合性能。
2.3、减水剂
掺入减水剂能改善混凝土密实度，增强耐久性，延缓水泥硬化。因此在混凝土配合比设计阶段，要根据需要适 量掺入减水剂，以延缓释放热量的时间，预防裂缝产生。
3、施工过程的裂缝控制措施
在调整混合料配合比设计的前提下，为实现对裂缝的有效控制，确保大体积混凝土浇筑效果，施工单位还综合 采取以下措施来控制裂缝。
3.1、加强浇筑温度和入模温度控制
浇筑温度是指大体积混凝土浇筑时，周围环境的温度。入模温度是指混凝土出料仓后，运输至浇筑现场，进行浇筑时的温度。如果是在夏季施工，要将浇筑和入模温度控制在 35℃以内。可搭设凉棚，或使用风冷法来降温，或选 择早晨或下午施工，避免在正午浇筑大体积混凝土。如果冬季施工，要将浇筑和入模温度控制在5℃以上。如果温度 过低，可采用加热法或设置蒸汽管的方式加以控制，以保障施工温度满足要求，预防裂缝产生。
3.2、降低骨料温度，拌和时加入水或冰块
骨料存储不宜堆积过高，可搭设料仓或凉棚防止阳光直射，避免砂石料温度升高。还可以在骨料适当洒水，以降低骨料温度
3.3、设置冷却水管
大体积混凝土浇筑过程中，为降低内部温度，预防裂缝产生，要设置冷却水管。冷水管一般使用施工现场的井水，井水温度低，降温效果明显。冷却水为 42.5mm× 3.25mm 输水铁管，水流量大于30L/S。根据降温需要及内部温度分布，设置三层冷却管，并合理设置进水口和出水口
3.4、加强后期养护
为有效预防裂缝产生，混凝土浇筑完成后，加强后期养护也是必要的。标准养护条件下，大体积混凝土温度应保持在 20±3℃，通常养护时间不少于 28d。受施工现场条件、工期等因素影响，大体积混凝土标准养护条件很难达 到，通常采用人为措施养护。夏季通过养护施工，避免大 体积混凝土出现脱水现象、干缩裂缝等。要适当延长混凝 土散热时间，这样有利于确保大体积混凝土强度合格。同 时也有利于合理控制混凝土温度应力，使其小于极限抗拉 强度，增强大体积混凝土结构可靠性，预防裂缝产生。同 时，大体积混凝土灌注终凝后10～12h 内，在外露表面浇水养护。要将大体积混凝土内外部温差控制在 25℃以内，防止产生裂缝。
3.5、注重大体积混凝土温度监测
布置测温点，能获取混凝土最高温度、外表温度、温度差及降温速率等。因此需在温度变化较大和易冷却部位设置测温点。一般在距混凝土外表面 3～5cm 处设测温点，获取外表面温度。在承台高度的1/2～1/3 处设置测温点，以测量混凝土内部温度。
4、裂缝控制效果分析
据温度测量人员提供的实时测量数据，绘制平均温度变化曲线。可知，大体积混凝土温度变化分三阶段。第一阶段快速升温，持续 2～3d，成因是水泥水化反应释放热量，使混凝土温度快速上升。第二阶段温度缓慢下降，持续3～ 8d，水化热产生热量缓慢向外扩散，使温度下降。第三阶段温度下降更缓慢，逐步接近外界温度。总体来看，第一阶段温度较快上升，第二和第三阶段温度逐渐下降，且下降趋势逐步变缓。
承台断面温度在20～60℃之间，混凝土入模温度越高外界温度也越高。测点越靠近混凝土中心位置，所测得的 温度越高。
第三层中第11d 温度突然变化，成因是气温骤降。大体积混凝土浇筑中，外界温度变化，对混凝土温度有较大影响。
大体积混凝土中设置冷却水管，即使外界平均气温为28℃，但大体积混凝土内部温度却没有超过 60℃。监测冷却水的温度得知，进水和出水温差在5～13℃之间。这说明冷却水管能较好地降低混凝土早期温度，有利于加强混凝 土温度控制，在预防裂缝发生方面发挥重要作用。
5、结语
本文以实际桥梁工程为例，对如何加强桥梁大体积混凝土裂缝控制提出相应对策。施工中通过采取控制措施，取得良好效果，承台未出现裂缝。
为实现对大体积混凝土裂缝有效控制，有必要调整混凝土配合比设计，减少水泥用量。适当增加矿粉和粉煤灰，以降低混凝土水化反应带来的温升幅度。要掺入适量减水剂，提升混凝土早期强度和耐久性，减缓混凝土内部温度上升速度，预防裂缝。
重视混凝土入模温度和浇筑温度控制，合理设置冷却水管，降低大体积混凝土内部与外部温差。重视大体积混 凝土养护，延长散热时间，避免混凝土脱水或出现干缩裂缝，减少裂缝发生可能。最终提升大体积混凝土结构的可 靠性与耐久性，使桥梁工程施工取得更好效果。
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