所謂大體積混凝土，《混凝土結構工程施工工藝標準》18.2.1描述如下：最小斷面任何一個方向尺寸大于0.8m以上的混凝土結構，其尺寸已大到必須采取相應的技術措施降低其溫差，控制溫度應力與裂縫開展的混凝土【1】。當前，隨著我國工程建設規模的不斷擴大，大體積混凝土在橋梁基礎、承臺、橋墩、主塔、主梁等構件中的應用越來越廣泛，大體積混凝土的溫度裂縫問題也越來越突出，除影響橋梁的外觀質量外，對混凝土結構受力性能、抗滲防水性，鋼筋銹蝕性等均產生危害，降低橋梁的使用性，縮短其使用壽命，嚴重的還會造成橋梁工程失敗，因此長期以來，如何有效地控制大體積混凝土的溫度裂縫一直是施工技術人員普遍關注的技術問題，筆者就此進行探討。
1大體積混凝土溫度裂縫原因分析
大體積混凝土裂縫主要分為結構性裂縫和非結構性裂縫。其中結構性裂縫主要分為荷載引起的裂縫和施工工藝引起的裂縫，非結構性裂縫主要有收縮裂縫、溫差裂縫、安定性裂縫等。筆者主要分析溫差裂縫，一般情況下，由混凝土內部和外部的溫差產生的裂縫統稱為溫差裂縫。大體積混凝土澆注時內部溫度主要由施工溫度和混凝土凝結過程中水泥水化熱引起的溫度升高兩部分組成。施工溫度與外界環境氣溫有關，外界溫度越高，施工溫度也越高，這只是次要因素，由水泥在水化過程中產生大量的熱量，是混凝土內部溫升的主要因素。由于大體積混凝土截面厚度大，面積大，澆注時結構內部的熱量不容易散發，溫度不斷上升，在澆注初期，由于混凝土的強度和彈性模量很低，對溫度變化引起的變形約束不大，一般不會引起溫度裂縫。但隨著混凝土齡期的增長，其強度和彈性模量不斷提高，對混凝土變形的約束也變大，產生較大的溫度應力。當混凝土的抗拉強度不足以抵抗時，便產生裂縫。
2橋梁大體積混凝土溫度裂縫的控制計算
在一般情況下，大體積混凝土的自身約束和外部約束同時存在，因此，大體積混凝土是否產生溫度裂縫，取決于混凝土升溫膨脹時在自身約束作用下產生的溫度應力最大值和降溫收縮時在外部約束作用下產生的溫度應力最大值之和是否大于混凝土當時的抗拉強度。一般認為，大體積混凝土內部升溫膨脹時在自身約束作用下產生的應力為拋物線分布，并與構件幾何尺寸有關，在實際計算過程中用哪個公式，應考慮結構體的所受約束的邊界條件。當結構體不受外部約束，其主要的約束應力是由自身約束引起時(如橋梁的主塔等構件)應采用公式(1)，當結構體受到外部約束時(如橋梁的基礎、橋墩受到土體的約束)應采用公式(2)。
3橋梁大體積混凝土溫度裂縫控制措施
3.1設計措施
為防止橋梁中大體積混凝土的裂縫，須及時組織設計人員和有關專家，根據水泥混凝土設計理論及規范要求，結合當地的環境、位置、地形、沿線工程和水文條件及地方材料的供應情況，進行深入細致地研究和討論，提出符合實際的設計參數、材料組成等，以設計出合理經濟的大體積水泥混凝土配比設計及施工工藝。如選用強度等級低的混凝土充分利用后期強度，利用混凝土的60d或90d后期強度，這樣可以減少混凝土中的水泥用量，以降低混凝土澆筑塊體的溫度升高。設計合理的結構形式，減少工程數量，降低水化熱。如可根據懸索橋錨碇受力特點，設計挖空非關鍵受力部分混凝土體積，利用土方壓重方案，減少混凝土結構體積。在設計構造方面還應重視合理配筋對混凝土結構抗裂的有益作用。可采取增配構造鋼筋(配筋應盡可能采用小直徑、小間距，全截面含筋率控制在0.3%～0.5%之間)、在混凝土表面增設金屬擴張網等有效措施，有效地提高混凝土抗裂性能。
3.2材料措施
具體措施如下：1)選擇合適的水泥并嚴格控制水泥用量。選擇水泥時盡景選擇低水化熱或中水化熱的水泥，同時水泥細度不要過大，避免使用高強或早強水泥。同時，在滿足強度的要求下，應盡量降低水泥用量，通常有多種方法可以達到這種目的，如采用后期強度作為設計強度、選用級配良好的骨料、摻入混合料和減水劑等。2)優化混凝土配合比。在保證混凝土強度和滿足泵送要求的前提下，要選用級配良好的骨料，并嚴格控制骨料的含泥量，含泥量要≤1.5%。盡可能采用粒徑較大的骨料，最大粒徑越大，骨料的空隙率和表面積越小，混凝土的水泥用量就越小，相當于降低混凝土絕熱溫升。3)摻一定比例的混合材。混合材通常是使用粉煤灰，摻量在10～30%之間。粉煤灰的水化熱放熱量遠小于水泥，7天約為水泥的l/3，28天約為水泥的l/20，摻加粉煤灰可減小水泥用量，有效降低水化熱約15%。4)摻外加劑。包括減水劑、緩凝劑、引氣劑和膨脹劑等。減水劑具有減水和增塑作用，在保持混凝土坍落度及強度不變的條件下，可減少用水量，節約水泥、降低絕熱溫升;緩凝劑主要是延長混凝土凝結時間，降低水泥放熱速率，相應地就會推遲溫峰的到來，起到降低最高溫度的作用;引氣劑可以改善混凝土的和易性，提高混凝土耐久性，在一定程度上增大混凝土的擾裂性能;膨脹劑可以等量替換水泥，且使混凝土產生適度的膨脹，一方面保證混凝土的密實度，另外可使混凝土內部產生壓力，以抵消混凝土中產生的部分拉應力。
3.3施工措施
大體積混凝土施工包括混凝土的生產、 運輸、 澆筑和溫度及表面保護，是保護大體積混凝土溫度裂縫的關鍵環節。而熱應力的控制手段主要是控制混凝土的內外溫差△T：△T = Tp+Tr-Tf (Tp、Tr、Tf具體含義見上文)
在溫度較高的情況下進行施工時，要注意降低混凝土澆筑時的溫度。為減少陽光對施工現場堆在露天的砂石的輻射，可用布將其覆蓋，同時對澆筑前的砂石用冷水降溫。在攪拌過程中向混凝土中添加冰水。以上，均可有效降低混凝土的入模溫度。在混凝土的內部通入冷卻循環水，采用循環法保溫養護，以便加快混凝土內部的熱量散發。混凝土表面應覆蓋一些織物進行保溫、保濕養護，如此不僅能降低混凝土內外溫差，防止表面產生裂縫，還能防止混凝土驟然降溫產生貫穿裂縫，并且還可以使水泥順利水化，防止產生濕度裂縫。為及時掌握混凝土內部溫升與表面溫度變化值，可在混凝土內埋設一定量的測溫點，從而可以更好地了解混凝土的溫度變化情況，一旦內外溫差超過允許值25℃，好及時采取措施。若是在冬季進行施工，因為要防止早期混凝土被凍問題，所以要求混凝土澆筑時應該具有較高的澆筑溫度。但另一方面，正是由于天氣寒冷，混凝土穩定溫度一定較低，往往超過允許溫差，不能防止混凝土裂縫要求。因此，在冬季施工時混凝土澆筑溫度一般以5℃～l0℃為宜，在澆筑混凝土以前還應對基礎及新混凝土接觸的冷壁用蒸汽預熱，對原材料應視氣溫高低進行加熱。加熱石料時應避免過熱和過分干燥，最高溫度不應超過75℃。此外還需注意運輸中的保溫、澆筑過程中減少熱量的損失以及保溫養護。
3.4裂縫檢查與處理措施
由于目前采用的防止裂縫的安全系數較小，而實際情況又復雜多變，因此實際工程中裂縫難以避免。橋梁大體積混凝土的裂縫分有表面裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫三中。對于表面裂縫因其對結構應力、耐久性和安全基本沒有影響，一般不作處理。對深層裂縫和貫穿裂縫可采取鑿除裂縫，可用風鉆、風鎬或人工將裂縫鑿除，至看不見為止，鑿槽斷面為梯形再在上面澆筑混凝土。限裂鋼筋，在處理較深的裂縫時，一般是在混凝土已充分冷卻后，在裂縫上鋪設1～2層的鋼筋后再繼續澆筑新混凝土。對比較嚴重的裂縫可采取水泥灌漿和化學灌漿。一般裂縫寬度在0.5mm以上時用水泥灌漿，裂縫寬度小于0.5mm時應采取化學灌漿，其材料一般使用環氧一糠醛丙酮系等漿材。
參考文獻：
【1】中國建筑工程總公司.混凝土結構工程施工工藝標準【M】.中國建筑工業出版社，2003.
【2】馮乃謙，顧晴霞，郝挺宇.混凝土結構的裂縫與對策【M】.北京：機械工業出版社，2006.
【3】楊冰.淺談橋梁建設中大體積混凝土溫度裂縫原因及應對措施【J】.中國科技博覽，2010(10)：177.
