摘要：桥梁工程作为我国较为重要的基础建设工程之一，由于跨度较大，结构强度质量要求高，所以在实际作业中对大体积混凝土质量的要求相对较高。但大体积混凝土施工作业中，经常会因为环境因素的限制出现裂缝问题，不利于保障工程结构的稳定性。为此，就要做好提前分析和预防，加大大体积混凝土裂缝防治力度，从而保证桥梁工程的质量。
关键词：桥梁工程；大体积；混凝土；裂缝
引言
随着城市建设的不断加快，物流的不断发展，普通的地面空间已经无法满足物流运输的需要，城市中的高架桥梁快速物流通道应运而生，致力于改善人们生活，提高出行便利性，为城市现代化建设奠定基础。不过在桥梁工程建设中，由于高架桥本身的一些特点，许多高架桥需要应用大体积混凝土技术，但是大体积混凝土容易出现裂缝问题，这与施工人员技术水平有直接关系。因此在实际作业中，就需做到规范管理，引进先进技术，降低大体积混凝土裂缝出现的概率，保证桥梁工程的质量。
1工程概况
海沧货运通道（疏港通道－海翔大道段）工程主线高架桥长3．35km，桥梁结构为钻孔灌注桩基础、钢筋混凝土桥墩台、预应力钢筋混凝土连续箱梁，桥标准宽26m、最宽38．66m，梁高2．2m。本文结合该项目桥梁工程施工实践经验，对桥梁工程大体积混凝土裂缝问题的成因与防治措施予以详细分析及探讨。
2桥梁工程大体积混凝土裂缝问题的成因
混凝土是桥梁工程的主要材料，作为一种复合型材料，内部原材料的性能多少会对混凝土性能产生影响，这就导致在施工过程中，大体积混凝土施工质量的把控难度增加，管控不当极易出现裂缝问题。根据以往实际案例及现有资料数据分析，将大体积混凝土裂缝成因概括为以下几种。
2．1水热化反应影响
水热化反应是水泥和水搅拌中产生的一种化学反应，会加剧内部反应，提升混凝土温度。水泥水热化反应的产生会增加混凝土的内部温度，进而产生温度应力和温度变形问题，这样在大体积混凝土浇筑中，会因为应力和温度变化产生裂缝问题。温度应力与温差之间呈正比关系，温差越大，应力变化越明显，带来的裂缝问题也将越严重。另外，在大体积混凝土施工中，浇筑混凝土的厚度越大，水泥使用量越多，如果不能有效控制水泥和水的比例，水热化反应将得不到控制，这样产生的温度应力和温差变化也会增加，裂缝会越来越严重。
2．2收缩问题
混凝土在散热和固化过程中会存在较为明显的收缩情况，而大体积混凝土的这一情况会更加明显。当混凝土收缩受到外界约束力影响后，会产生相应的收缩应力，破坏混凝土自身的抗拉强度，两者相互牵制，最终产生裂缝问题。大体积混凝土施工中，因水泥与水的应用量较大，混凝土存在的收缩情况也会更加明显，裂缝出现频率增大。为控制收缩裂缝问题，应对水泥和水的用量加以控制，并利用其他材料替换水泥，以抑制收缩现象。
2．3温湿度变化
大体积混凝土在施工过程中，会受到大气环境的影响，而出现温湿度裂缝问题。这是因为在大体积混凝土施工过程中，大气温度和湿度的变化会使得混凝土浇筑前后温度及内部水分含量变化，如果外界温度较低，浇筑后大体积混凝土表面会存在快速降温的情况，与内部混凝土形成较大温差，内外拉应力发生变化，产生裂缝。如果外界湿度较大，大体积混凝土浇筑中，混凝土的含水率会发生变化，内部水分增加，会加剧水热化反应，破坏结构性能，进而导致裂缝问题。由此可知，大体积混凝土施工中裂缝问题的产生与温湿度变化有着较为密切的联系。为防止温湿度裂缝的生成，合理规划混凝土约束条件，实现温湿度的调整和把控是非常必要的。
2．4养护工作不到位
桥梁工程混凝土浇筑完成需要做好养护工作，如果养护未到位，特别是内箱和外箱养护不一致将导致箱梁内部和外部的湿度相对不同，箱梁外部的水分在日照及风吹等环境下水分散发比较快，混凝土收缩形态发展也快，而混凝土内部处于相对密闭的环境，水分散发比较慢，混凝土收缩形态发展也慢，从而产生了应力差、导致裂缝的出现。所以为防止桥梁工程大体积混凝土裂缝的生产，混凝土的养护工作也是非常关键。综合以上所述的大体积混凝土裂缝成因分析，总结主要原因是由于混凝土的内部和外部温度差及温度引起变形造成的。因此，防止混凝土裂缝生成的关键措施就是控制混凝土内部和外部的温度差。此外混凝土裂缝还受内部和外部相关约束条件、外界环境气温变化及混凝土自身收缩变形的影响。
3大体积混凝土裂缝问题控制
3．1水泥品种及用量把控
大体积混凝土施工中，水泥水热化反应会带来较大热量，形成较大温差和应力变化，最后生成裂缝。所以在大体积混凝土施工中，要注重水泥品种的科学选择，有效控制发热量，降低水热化反应速率。在研究水泥材料时发现，水泥内部矿物质成分决定其放热情况与速度。如氯酸三钙能够快速产生热量，且温度较高，而硅酸三钙、硅酸二钙和铁铝酸四钙产生热量的速度相对较慢。另外，水泥细度也将决定发热速度。所以在水泥品种选择上，要做到科学比对，减少发热。目前常用的水泥品种以矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰水泥为主，发热速率低，不容易出现水热化反应，而水泥用量则需结合实际需求科学计算和调配。
3．2外加剂的使用
为提高大体积混凝土质量，在材料配置上通常会通过外加剂的适量添加，以优化混凝土的性能，增大密实度，减少水泥用量，控制收缩值。常用的外加剂以粉煤灰为主，掺入量要根据实际情况加以确定。
3．3骨料控制
大体积混凝土施工中骨料多是以粗粒径骨料为主，目的是控制混凝土结构的孔隙率，缩小表面积，减少在散热过程中产生收缩裂缝。
3．4施工方面控制
（1）大体积混凝土浇筑过程可采取分块分层次的方式，降低浇筑速度、减小浇筑层厚度，有效使浇筑层面过程中散热，进行施工工序合理安排，避免温差过大情况。（2）施工现场需对混凝土的水胶比及坍落度进行严格控制，并确保振捣质量，不应在雨水天气浇筑混凝土，提高混凝土的浇筑质量。（3）根据施工季节不同，施工现场采取的温控措施也应不同。在夏季施工时，尽可能安排在早、晚或夜间等温度较低的时间段浇筑。同时可根据浇筑温度要求，可采取混凝土加冰进行拌和、冷却骨料，布置降温管通冷水进行冷却等措施。在冬季施工时，应尽可能避开最低温度时段施工，可采取蓄热法或暖棚法等浇筑措施。（4）施工过程中需注意混凝土的保温保湿要求，为减小内外温差可采取蓄水法或覆盖法。夏季时可蓄水进行养护，由于夏季温度较高，蓄水养护时间要长，不然混凝土突然脱离蓄水养护状态，加上外界环境高温，很容易导致混凝土产生更多的裂缝；冬季时则需注重混凝土保温养护工作，一般可采用保温模板，或利用其他隔热材料保持温度。
4裂缝的检查与处理
大体积混凝土裂缝问题主要以表面、深层和贯穿裂缝这三种为主。桥梁出现裂缝时，应对裂缝宽度、深度进行确认，可采用取芯方法、结合尺子及裂缝宽度检测仪器进行确认分类。《公路工程质量检验评定标准》中规定，裂缝≤0．15mm时可不作处理，为确保桥梁的使用寿命及砼的耐久性，对桥梁所出现缝宽≤0．15mm裂缝可采用封闭胶封闭处理。
4．1封闭胶修补流程（图1）
图1（1）利用酒精灯有机溶剂对封闭空间内的裂缝实施清洁处理，以达到增强混凝土干燥性的效果。（2）拌合好的封闭胶直接涂抹在表面裂缝位置，涂抹要均匀，以达到封闭表面裂缝的效果。（3）封缝胶在涂抹过程中，注重宽度和厚度的合理性，过薄或过厚均会对处理效果产生影响。通常情况下，宽度控制在2cm～3cm，厚度控制在2mm。
4．2对缝宽＞0．15mm裂缝，采取毕可法灌浆封闭处理
（1）毕可法灌浆封闭施工流程（图2）（2）毕可法处理所需材料：该方法使用中，需要配备灌浆材料，检查材料的粘结性、渗透性和柔韧性，其中粘结性要在最低标准内，以保证材料使用中不存在较大的收缩现象，确保混凝土的稳定性和强度。灌浆材料安全性能指标如表1所示。（3）具体应用一是利用钢丝刷及小型机械吸尘器进行裂缝清理，将其中的杂质、灰尘清除干净。同时沿裂缝两侧约5cm范围的混凝土表面也要清理清除。二是结合裂缝宽度和深度，确定灌胶底座间距与位置，做好灌胶嘴的安装。之后按照缝窄宜密、缝宽可稀的方式加以处理，并在每个裂缝处预留至少有一个进浆孔和排气孔。三是按照标注位置将灌胶底座安装在裂缝表面位置上，利用封缝胶完成封堵。裂缝封堵完成并养护12h后，每条裂缝都要进行试漏实验，可采取将肥皂水涂抹在封闭裂缝上的方式进行，之后封堵注浆嘴，留一个嘴进行压气，如封闭裂缝处出现冒泡等现象则说明裂缝封闭不严、需重新进行封堵，如未出现则符合要求、可进行下一道工序。四是在灌封胶混合均匀且质量合格后，注入到专用的注射器或泵压器内，之后将注胶嘴与设备连接起来，利用注胶嘴在加压状态下完成灌注，直到灌注高度达到限高位置后停止。灌浆作业操作前应注意检查注射器或泵压器等器具质量，确认能正常使用后方可进行。五是对于裂缝宽度较大区域，要先注入灌封胶，这时注入的灌封胶粘度要低，之后再灌注粘度较高的材料，直到限高位置停止。灌注时应遵循自上而下，从一端到另一端的顺序要求。六是灌缝完成后开展养护工作，养护时间以一昼夜为准，直到材料胶固化。如果外界温度过低，养护时间可适当延长，结束后将周边围绕的残渣清除干净，保证表面的美观性。
4．3施工作业注意事项
（1）进行灌胶作业前需要处理裂缝，清理干净裂缝表面的灰尘、浮渣及松散层等污物，将裂缝两侧20mm～30mm范围内用有机溶剂擦洗干净、并保持干燥。（2）灌胶机具、器具及管子在灌浆前需进行检查、检查合格后方可进行使用。（3）灌胶作业前所有参与作业的人员均需进行全面技术培训或交底，确保所有操作人员清楚知道各自操作工序的技术标准、施工工艺和质量要求。（4）针对发现的裂缝需先进行裂缝情况数据收集、裂缝分析后再确认裂缝处理方案，处理过程及处理后需对全过程各相关情况及数据进行收集汇总、建立有关台账。
4．4实验检测及验证
（1）箱梁裂缝经注浆处理后，重新对裂缝区域进行超声波检测，以验证注浆后裂缝部位混凝土的密实性是否满足设计要求。（2）通过桥梁的动、静载加载试验，采用裂缝测宽仪检测箱梁裂缝有无发展现象。
5结语
桥梁工程中大体积混凝土裂缝问题的出现较为频繁，对工程质量和安全带来了较大影响，如影响桥梁的安全性、影响其使用功能的发挥，也缩短了桥梁的使用寿命。对此，桥梁工程各参加单位及参与人员就应加大裂缝防治力度，制定科学的解决措施，做好裂缝的检查与处理，最大程度地减弱裂缝影响，以此优化工程质量，保证桥梁的正常使用功能。鉴于后期很难修复桥梁工程发生裂缝产生的质量影响，所以关键在于施工事前控制，大体积混凝土施工时应进行专项施工方案编制、并经各单位审批通过后方可实施，实施过程严格按方案要求进行控制、确保各项管理措施落实到位，以保证桥梁工程大体积混凝土施工的质量。
作者：王晓 单位：中铁二十二局集团第三工程有限公司