摘要：大体积混凝土结构在浇筑后水泥的水化热量大，由于体积大，水化热聚积在内部不易散发，浇筑初期混凝土内部温度显著升高，而表面散热较快，这样形成较大的内外温差，混凝土内部产生压应力，而表面产生拉应力，如温差过大则易于在混凝土表面产生裂纹。本文就裂缝控制谈了几点自己的组略看法，以期能够对指导施工起到微薄之用。
关键词：大体积混凝土；裂缝；控制
1大体积混凝土裂缝的分类、成因及危害
1.1大体积混凝土裂缝成因
大体积混凝土裂缝产生原因很多，包括混凝土本身因素、环境因素、人为因素等。混凝土本身因素包括水泥水化放热后混凝土降温过程中产生的温度裂缝、水泥浆硬化时体积收缩所产生的硬化收缩、混凝土干燥时产生的干缩等，环境因素包括外界约束、外界温度升降致使混凝土变形，人为因素包括设计不合理、混凝土配合比不当、材料质量不合格、施工质量差等。在这些因素中，常见且影响较大的有：水泥水化热、外界气温变化、混凝土收缩、约束条件等。
1.2大体积混凝土裂缝的危害
⑴ 影响建筑物使用功能
大体积混凝土结构多为坝体、地下连续墙、箱型基础等，所以一旦出现裂缝，首要问题就是结构的渗漏。不但处理困难、花费巨大、影响工程交付，而且降低了结构的使用功能。
⑵ 降低建筑物结构钢度
裂缝尤其是贯穿性裂缝，会降低结构（如基础筏板）钢度，影响其正常功能。
⑶ 影响建筑物的耐久性
无论是表面裂缝、深层裂缝还是贯穿性裂缝，都会使侵蚀性介质容易渗入混凝土内部，致使钢筋锈蚀，混凝土碳化，结构强度降低，进而影响建筑物的耐久性。
2大体积混凝土裂缝的预防措施
2.1减小大体积混凝土内外温差
⑴ 降低水化热温升
造成大体积混凝土内部温升的主要原因，一是水泥水化反应释放热量，加之混凝土的导热性差，致使其内部热量蓄积。可以从选用低水化热水泥，降低水泥用量，掺加粉煤灰，使用缓凝型减水剂等方面入手控制大体积混凝土内部温升。
据经验，每立方米混凝土水泥用量减少10kg，混凝土温升值就会降低10℃。可见降低水泥用量对控制温度应力的重要，且越是厚大体积混凝土，效果越明显。掺加粉煤灰作为胶凝材料，采用内掺法，可取代部分水泥，显著降低水泥用量。虽然粉煤灰也存在水化热，但远比水泥要低的多。大体积混凝土浇筑多采用泵送，使用缓凝型减水剂，即可改善和易性、满足泵送混凝土坍落度要求，又能有效降低水泥用量。此外合理选用水泥及添加剂，对提高大体积混凝土的抗裂能力具有非常关键的作用。
⑵ 降低混凝土入模温度
为了降低混凝土内部温度峰值，在水化热温升一定的情况下，有必要控制混凝土入模温度。研究表明，混凝土的浇筑温度越高，水泥的水化反应速度就越快。一般认为，混凝土浇筑温度每升高10℃，则混凝土内部温度的峰值将提高3～5℃，大体积混凝土的浇筑温度，最好控制在25℃以下。
控制混凝土入模温度可以采用控制部分原材料的温度，例如对所用砂石、水泥进行遮盖，冰水搅拌等，混凝土浇筑作业尽可能安排夜间，缩短混凝土从出机到入模时间，用湿麻袋覆盖泵送管路，防止日晒升温，在混凝土罐车的转筒上浇水降温等措施。其中效果最好又最经济的，是夜间浇筑，此时所有原材料温度都偏低，根据现场实测，夜间混凝土出机温度一般要比白天低3℃左右。
⑶ 对混凝土外表面进行保温
混凝土内外温差过大是有害裂缝产生的主要因素。为防止大体积混凝土表面温度下降速率过快，应尽量推迟拆模时间。拆模后要尽快覆盖保温层，防止风吹、雨水冷击、环境温度骤降等情况发生，冬季施工时宜采用蓄热法进行保温养护。
2.2减小约束应力
⑴ 合理划分结构段
为了预防有害裂缝的发生，应尽量减小结构长度对约束应力的影响。施工中应按规范要求控制在5～15m。工程实践中，结构段长在15m 以内时，出现裂缝的可能性显著减少。
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⑵ 合理设置施工缝
水平施工缝严格按规范设置，例如，底板上连续浇筑墙体时，其上水平缝设置规范，可避免大断面约束小断面情况的出现。
按规范设置竖向施工缝，混凝土浇筑时可采用闭合块的方法，进行分块浇筑，既能减小了一次浇筑的长度，降低了约束应力，又能将水化热从时间和空间上分散开来，增加散热面积，降低温升。
⑶ 缩短混凝土浇筑间歇期
混凝土的弹性约束应力，是在降温过程中由其自身收缩产生的。降温速度越快，约束应力越大，为了充分利用混凝土徐变特性产生的松弛效应，避免裂缝的产生，施工中除通过测温和采取保温措施，控制降温速率外，应尽量缩短混凝土浇筑间歇期。
2.3合理选择混凝土配合比及原材料
混凝土配合比及原材料的选用，直接影响大体积混凝土的抗裂性能。所以，按照混凝土的绝热温升较小、抗拉强度和极限拉伸变形能力较大、线胀系数是微膨胀、自生体积变形低收缩的选用要求。着力做好以下几方面：
⑴ 优先选用低水化热水泥
水泥水化放热是混凝土温升的主因，所以应优先选用水化热低的水泥，如矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山炭质硅酸盐水泥等。
⑵ 适量掺用混合材料
例如粉煤灰具有一定活性，可代替部分水泥，既能降低混凝土的水化热，又能改善混凝土的粘塑性和可泵性。此外大体积混凝土初期强度增长较快、较高，后期强度增长缓慢，适量掺加粉煤灰后有助于改善混凝土的后期强度。因此，工程中常用粉煤灰做为混凝土的外掺料。
⑶ 合理使用外加剂
混凝土外加剂有多种类型，包括减水剂、缓凝剂、膨胀剂等。减水剂具有减水、增塑作用，在保持混凝土坍落度及强度不变的条件下，可减少用水量，节约水泥、降低绝热温升。膨胀剂可使混凝土在硬化过程中产生体积膨胀，部分或全部补偿混凝土在硬化过程中所产生冷缩和干缩，即温差补偿效应，其实质就是膨胀应力对温差收缩产生拉应力的补偿。工程上，可利用膨胀剂这种温差补偿效应，减少或避免混凝土开裂。因此，合理使用外加剂，对预防大体积混凝土裂缝出现有积极作用。
⑷ 优化混凝土配合比
优化混凝土配合比，合理使用减水剂、缓凝剂、膨胀剂等外加剂，适量掺用粉煤灰等混合材料，从而达到减少水泥用量，降低水化热，控制混凝土绝热温升的目的。同时，严格控制砂石骨料的含泥量，采用先进的搅拌工艺以提高混凝土质量。
5、加强对大体积混凝土的温测、保温和养护
温度控制，在大体积混凝土施工中，是防止温度裂缝的关键。这就需要实时对混凝土浇筑体进行系统的温度监测，并根据现场实测
结果及时掌握相关温控数据，如内外温差、最高温升和降温速率等，进而有针对性的调整保温和养护措施。
大体积混凝土的养护既要降温又要保温，看似矛盾，其实质就是控制混凝土内外温差、混凝土表面温度梯度以及混凝土外表面与大气环境温差在允许的范围内，《地下工程防水技术规范》GB50108-2008中规定，混凝土中心温度和混凝土表面温度之差不应大于25℃，混凝土表面温度与大气温度之差不应大于20℃。
大体积混凝土每次浇筑完成后，除按普通混凝土进行常规养护外，还应按照温控技术措施进行保温养护，应符合下列要求：
⑴ 保温养护措施
根据温度实时监测结果掌握的温控数据，如内外温差、最高温升和降温速率等，及时调整保温养护措施，以满足温控指标的要求。
⑵ 保温养护时间
应根据温度应力，包括混凝土收缩产生的应力，加以确定，合理的保温时间应从混凝土降温时开始，一般保温保湿养护时间不得少于28d。
结论
综上可见，大体积混凝土裂缝的预防，应在减小混凝土内外温差、减小约束应力、优化混凝土配合比、改善施工工艺、提高施工质量、做好温度监测及加强养护等方面采取有效措施，并且这些措施又是彼此关联，相互制约的。这就要求我们在施工过程中，结合实际，全盘考虑并结合运用，才能最大限度的预防和减少有害裂缝的产生，使大体积混凝土的质量得到有效的保证。
论文作者:黄跃烨
论文发表刊物:《基层建设》2018年第29期
论文发表时间:2018/11/15
标签：混凝土论文; 体积论文; 裂缝论文; 水化论文; 温度论文; 水泥论文; 应力论文; 《基层建设》2018年第29期论文;