【摘 要】随着一些大型建筑不断涌现，建筑朝着大型，超高的方向发展，建筑的规模不断扩大，大体积混凝土得到了广泛的应用。大体积混凝土施工中的裂缝控制是一个系统工程，在工程实践中要根据具体的要求进行控制，不可盲目地严格要求从而带来大量的浪费。本文主要结合实际工程案例进行分析探讨。
【关键词】大体积混凝土；裂缝；控制措施
1.大体积混凝土特点
大体积混凝土结构的施工特点：一是整体性要求较高，往往不允许留设施工缝，一般都要求连续浇筑；二是结构的体量较大，浇筑后混凝土产生的水化热量大，并积聚在内部不易散发，从而形成内外较大的温差，引起较大的温差应力。大体积混凝土尤其在高层和超高层建筑中应用广泛，其基础工程大多数都属于大体积混凝土工程，例如，高层建筑的箱形基础、筏式基础、桩基厚大的承台等，都属于体积较大的混凝土工程。这些大体积混凝土工程具有结构厚，体形大、钢筋密，混凝土数量多，施工条件复杂和施工技术要求高等特点，除了必须满足强度、刚度、整体性和耐久性要求外，还存在如何控制和防止温度应力，变形裂缝产生等问题。
2.大体积混凝土产生裂缝的原因
2.1水泥水化热引起的温度应力和温度变形
2.2内外约束条件的影响
2.3外界气温变化的影响
2.4砼的收缩变形
（1）砼的塑性收缩变形
塑性收缩裂缝发生在砼硬化之前，砼仍处于塑性状态，它的产生主要是上部砼的均匀沉降受到了限制，如遇到钢筋或大的砼骨料，或者平面面积较大的砼，其水平方向的减缩比垂直方向更难时，这样会形成不规则的深裂缝。这种裂缝不仅发生在大体积砼之中，一般平面尺寸较大，厚度较薄的结构构件也会出现这种裂缝，防止这种裂缝的最好办法是，连续浇筑与修整抹面，并立即养护，保护砼免受风吹日晒。（2）砼的体积变形砼终凝以后会发生体积变化，既可能收缩也可能膨胀，其变化幅度介于40×10-6和100×10-6之间，温度较高，水泥用量较多，自身体积变形将趋于增大。（3）干燥收缩4）砼匀质性的影响
3.裂缝处理措施
3.1设计措施
在设计上采用合理的假定，把结构的应力控制在考虑范围之内，避免计算之外的应力产生。主要是指合理地设计平面和立面，避免截面的突变，从而减小约束应力；在不能改变结构尺寸的情况下，钢筋采用小直径、小间距，变截面处加强分布钢筋充分利用混凝土60天强度；用滑动层来减小基础的约束等。在有些地带可以设置施工缝，进行应力释放，也可以有效的防止裂缝的产生。
3.2原材料和混凝土施工配合比优化
(1)水泥。选用水化热较低，后期强度高，质量稳定的水泥。同时减少水泥用量是减少水泥水化热和降低内外温差的重要办法。实践表明，如果充分利用混凝土的后期强度，则可使每m3混凝土的水泥用量减少40—70kg左右，混凝土温度相应降低4℃—7℃，因此应将水泥用量控制在450kg/m3以下。
(2)细集料。宜采用级配良好的中粗砂。根据工程实际经验细度模数宜控制在2.4—2.8之间。
(3)粗集料。配制大体积混凝土，应选用细度模数在2.7～3.1之间的含泥量最低的中粗砂，砂率最佳值为0.33，以合理粗细骨料的比例，砂率过高意味着细骨料多，粗骨料少，增加了收缩，对抗裂不利。碎石应采用连续级配、良好粒级的弹性模量低的骨料。其次是砂石的吸水率应尽可能小一些，以利于降低收缩。
3.3采用切实可行的混凝土浇筑方案
为保证混凝土浇筑质量，根据大体积混凝土泵送时自然的特点，一般采用“分段定点，一个坡度，层层浇筑，一次到顶”的方法。
砼的抗拉强度远小于抗压强度，这是砼容易开裂的内在因素。普通砼极限拉伸离散性很大，因此在施工中必须创造条件，确保砼均匀密实。砼坍落度各车不要有大的差异，浇筑基础时坍落度可控制在100～140mm，坍落度大时会使表面钢筋下部产生水分，或表层钢筋上部的砼产生细小裂缝。为防止这种裂缝，在砼初凝前和砼预沉后采取二次抹面压实措施。砼浇灌时，搅拌车在卸料前，要求高速运转一分钟，确保进入泵车受料斗的砼质量均匀。
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大体积混凝土的浇筑应合理分段，分层进行，使砼高度均匀上升，砼浇筑应连续进行，间歇时间不能过长，在前层砼初凝前必须把后层砼浇上。浇筑应在室外气温较低时进行，砼浇筑气温不宜超过28℃，在炎热的气候条件下应采取降温措施。
3.4混凝土养护
为防止混凝土内外温差过大，混凝土的养护应根据当时的施工情况和环境气温采取相应的措施。夏季混凝土的养护可采用蓄水法，或覆盖草帘、塑料膜、水膜等方法。冬季混凝土的养护可采用“夹心式”保温措施，即一层塑料薄膜+两层草垫+一层塑料薄膜，同时用塑料薄膜加草垫密封混凝土侧模，外围可用跳板或彩条布围实保温。养护期间应随时向草垫中添加热水以保证一定温湿度，夜间低温期间可以用碘钨灯升温。如果施工现场环境温度比较极端的话，可采用在内部布置预埋循环冷却水管或贯通块体的大口径垂直换热水管等方法进行降温。
4.具体案例分析
4.1某工程基础概况
某项工程主要包括地下和地上两部分工程，基础混凝土总量约在13000m3，按照大体积混凝土结构实施。其中地下车库约为16300m2，并增加防水地板；主楼地下室占18900m2，设置为筏板形式。
4.2具体防治温差裂缝措施
在地下底板施工过程中，利用混凝土的松弛效应，采用控裂技术，使混凝土结构达到主动预控，实现混凝土极限拉伸应变力小于本身的抗拉强度，杜绝裂缝的产生。筏板采用防水底板，选择一砖后砖砌侧模，外侧回填土保温措施，防止裂缝产生。
4.3优化混凝土控裂配合比
为了使混凝土的各种性能达到最优化，严格按照标准选用材料等级。水泥选择42.5级低水化热水泥，掺加水泥用量8%的UEA膨胀剂，细度模数2.8、平均粒径0.38mm的中粗河砂，II级粉煤灰以及SHGB型高效减水缓凝剂等配料。石灰岩碎石的选用也必须将粒径控制在十到三十五毫米之间，含水量要小于百分之一，同时控制在连续级配之内。此外，为了确保混凝土的施工质量，还需要同混凝土厂家共同商洽确定。
4.4中心温度的计算
混凝土的水热化最大升温：Th=（mc+k·F）Q/（C·P）=（320+0.3×68）377（/0.96×2400）=57℃
混凝土的核心温峰值：Tl=Tj+Th·ζ=10+57×0.7=50℃（其中入模温度按10℃设定）
4.5养护时间的长短
通过计算，混凝土表面温度为29℃，降温速度为1.3℃/d，而环境气温平均为10℃来计算，养护时间需要（29-10）/1.3=15天，必须将表面温度降至于大气层的平均温度相适合。
4.6施工技术的防护
（1）依据图纸设计划分若干施工区域，每个区域属于一个温度单元，采用“一个坡度、分层浇筑、循序推进、连续到顶”的浇筑方法，浇筑过程必须保证连续，防止产生施工裂缝，为混凝土结构的稳固性留下隐患。
（2）浇筑不同厚度的筏板时，根据厚度选择一个或者两个浇筑层和振捣层，每个振点间距为400mm，振捣过程中产生的泌水需要逐步进行排出。振捣工作完成后，要进行刮浆和粗找平工作，并在上部均匀铺撒5-20mm厚的碎石。为了确保混凝土充分融合，可进行二次振捣工作。
（3）混凝土浇筑工作开始之前，需要通知厂家具体的混凝土用量，以便保证混凝土浇筑的连续性，尽量避免浇筑过程中混凝土的中断或者间隔时间太长，防止发生泵送管道堵塞现象，严重影响混凝土的浇筑质量。
（4）根据本方案的设计与实施，为了确保混凝土达到最佳状态，养护时间应至少在15d以上，使混凝土充分发挥“应力松弛效应”，减少裂缝的产生。
5.结语
总之，大体积混凝土开裂后，其性能与原状混凝土性能相差很大，尤其是对耐久性(渗透性)的影响更大，而混凝土渗透反过来又会加速和促使混凝土的进一步恶化，严重影响结构的长期安全和耐久运行。而裂缝大多又是在早期产生的，因此，探讨裂缝产生的原因和防止裂缝的出现就显得格外重要。
参考文献:
[1]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京：中国建筑出版社，2015.
[2]吴中伟.高性能混凝土[M].北京：中国铁道出版社，2014.
论文作者:夏红兵
论文发表刊物:《低碳地产》2016年8月第15期
论文发表时间:2016/11/3
标签：混凝土论文; 裂缝论文; 体积论文; 应力论文; 水泥论文; 水化论文; 骨料论文; 《低碳地产》2016年8月第15期论文;