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摘要：大体积混凝土是当前应用最为普遍的混凝土施工方式，在许多领域中均有所应用。有道路工程、筏板基础工程、大型地下室结构、大体积桥墩结构等，大体积混凝土是为了膨胀、缩缝而设置的。连续钢筋的存在有效控制了裂缝的形成，预防雨水渗透到基层的现象，同时还显著提升了混凝土板的整体强度，提高了载荷的纵向传递。裂缝的发生会严重影响大体积混凝土的稳定性和有效性，对于混凝土承载能力、使用寿命等有致命性影响。
关键词：土木工程；大体积混凝土；控制措施
前言
混凝土是建筑施工中应用极其广泛而普遍的施工材料，在人们日益关注建筑施工质量的态势之下，建筑施工人员要全面分析和研究建筑施工中的混凝土裂缝现象，分析混凝土裂缝的形成原因，并采用有效的混凝土裂缝处理方法和技术，加强对混凝土的施工管理，较好地规避和减少建筑施工中的混凝土裂缝现象，较好地提升和增强建筑物的安全性和耐久性，全面保障人们的生命和财产安全。
1.大体积混凝土裂缝
目前，市场上对于大体积混净土的定义并不明确。其中，美国混凝土学会针对大体积一词的概念，认定为需进行就地浇筑的任何大型面积、大尺寸的混凝土。在对这类混凝土浇筑时要注意采取恰当的措施避免发生水化热现象与其导致的地形变形、开裂的情况。我国现行标准GB50164-92标准针对大体积混凝土的概念提出，其最小边要大于1m。尽管对于大体积混凝土的定义，各个国家的标准尚未形成统一性，且存在较大的差异，但是大体积混凝土所具备的特点是相似的，均有钢筋密集、水泥浇筑量大、混凝土强度大、施工技术要求要等特点。而大体积混凝土所具备的这些特点，也决定了其所在使用途中所具备的特殊性，如，大量水泥在水化的过程中会大量释放热量，这时混凝土内部的温度会明显升高，导致其内外温差明显，而出现混凝土裂缝问题。大体积混凝土裂缝情况如图1所示。
图1大体积混凝土裂缝
大体积混凝土裂缝从形成原因角度可以可以划分为两种类型，第一种是收缩裂缝。收缩裂缝主要是混凝土在出现反复、大程度收缩时而形成的裂缝。收缩裂缝主要包括塑性收缩裂缝、干燥收缩裂缝、自身收缩裂缝以及碳化收缩裂缝几种。混凝土的逐渐散热与硬化过程是引发收缩的主要原因，同时会因为材料本身的原因促使收缩应力提升，假设形成的收缩应力超过混凝土本身的极限抗拉强度时，便会促使混凝土中形成裂缝。人们对于收缩的关注度很高，但是对于收缩的关注并不是收缩本身，而是其导致开裂的高危险因素。混凝土的收缩现象比较多，较为熟悉的两种是温度收缩与干燥收缩；第二种是温差裂缝。温差裂缝主要是因为混凝土内部与外部的温度差异过大而导致的裂缝。温差裂缝主要是因为水泥水化热而导致内部、外部温度差异过大，从而引发的裂缝。温差裂缝大多数发生在大体积混凝土中，这一种裂缝一般是发生在混凝土浇筑之后的第3天，混凝土降温的过程中，因为逐渐降温而形成温度差异导致收缩形成裂缝，再加上混凝土硬化的改变，促使混凝土发生硬化收缩。上述两种收缩方式都是因为基底或结构本身的约束性所导致的，同时也会形成较大的拉应力，导致裂缝的发生。
2.大体积混凝土裂缝的成因
2.1水泥水化热影响产生的裂缝
当大体积混凝土的内部温度过高时，就会使混凝土的体积在内部膨胀，从而对混凝土的表面产生拉力，最终导致大体积混凝土裂缝的产生。
表1普通硅酸盐水泥掺下木钙减水剂水化热对比图
2.2浇筑温度及外界气温
大体积混凝土在施工阶段，受外界气温变化影响。外界气温高，浇筑温度也越高，外界气温低，浇筑温度就降低。气温骤降，会加大混凝土内外温度梯度，从而产生更大温度应力。极为不利。
2.3混凝土收缩变形
混凝土中大部分水是要蒸发的，只有约20%的水是硬化所需的，大部分混凝土硬化时体积收缩。这种收缩变形不受约束条件的影响。若有约束，即可引起混凝土的开裂，并随龄期的增长而发展。
2.4材料质量因素
混凝土是由水泥，砂、石、水及外加剂等组成的非匀质材料。在进行裂缝控制时可以从混凝土的组成成分分析，包括合理选择水泥种类、合格的骨料及合适的外加剂。1）水泥。水泥的技术要求主要是控制凝结时间、体积安定性，强度等级及碱含量等指标。水泥含氧化钙过多，会使混凝土构件产生膨胀性裂缝，强度不足引起混凝土开裂。当水泥中含碱超过了一定的量（如0.6%），同时又使用了含有碱活性的骨料，可能产生碱骨料反应，导致混凝土因不均匀膨胀而破坏。2）砂石。砂石级配不良，粒径太小导致水和水泥用量增加，使混凝土收缩增大，一般采用中粗砂，不采用细砂。砂石中的有害物质如含泥、云母、有机质、硫酸盐及硫化物等都会降低骨料与水泥的黏附性，导致开裂。3）施工工艺因素。混凝土搅拌、运输的时间超过规范要求，会使水分蒸发过多，导致出现不规则收缩裂缝。范本拆模过早，混凝土强度不足，构件在自重或施工荷载作用下会产生裂缝。振捣方式不当造成混凝土分层离析，或造成混凝土砂浆大量向低处流淌致使混凝土产生不均匀沉降收缩而在结构厚薄交界处出现裂缝。混凝土初期养护工作管理不严，造成混凝土早期强度增长时失水，收缩量大，使得混凝土与大气接触的表面上出现不规则的收缩裂缝。
3.大体积裂缝的预防
3.1严格控制应力变化
目前，可以采用一定的科技手段，对施工过程中混凝土结构中的应力进行监控，这也是混凝土施工技术的又一大进步。若未准确计算应力，将会给桥梁造成意想不到的影响。将应力感应片放置到混凝土结构中，就可以使用外部结构设备对应力进行监控，并对其中的温度进行有效感应。在施工时，根据资料的变化对工程进行具体调整，可以提高整个施工流程的可控性。需要注意的是，在桥梁施工过程中，由于混凝土是分块施工的，因此，对混凝土的检测也应该分别同时进行，在每一个模块中安置埋片感应装置，对应力及温度的变化进行实时监控，保证每板块的浇筑质量。
3.2严格控制骨料级配和含泥量
所谓的骨料级配，就是指混凝土中组成滑料的各种不同大小的颗粒之间的比例关系。对于不同的建筑要求，对混凝土骨料级配和含泥量的要求也各有不同。混凝土主要是由骨料、细集料和水泥浆这三种物质混合而成的，三种物质按照一定的比例进行混合，可以使混凝土变为密实的胶合体。滑料级配和含泥量会直接影响混凝土的密实度，从而影响混凝土的品质。质量不合格的混凝土在实际应用中不仅不能够承受极高的强度，对裂缝的预防效果也较差，所以严格控制骨料级配和含泥量，提高混凝土的质量，是预防大体积混凝土裂缝的有效方法之一。
3.3大体积混凝土施工准备与运输
混凝土的配比是保证用料合格的重要方面。在进行配比时，需要通过科学合理的方式，对坍落度进行检测，符合规定才可以投入使用。对混凝土的运输方式也要严格控制，做到精确标准，从而防止混凝土浇筑溢流、离析、不密实、标高控制不准确等施工问题的出现，提高混凝土的施工质量。必须保证混凝土运输方式的灵活性，根据运输长度及坡度选择核实的运输方式。此外，还要尽可能降低人员参与程度，确保可操作性。运输混凝土及科学合理的浇筑，能实现工程的高效性。
对混凝土的配比不仅需要考虑具体被浇筑工程的实际需要，还应考虑运输中的问题。泵车运输时，混凝土会通过连接管道到达浇筑位置，应保证管道内部没用粘固或者离析现象，从而保证浇筑质量。另外，对坍落度的控制直接决定最后的模型是否可以稳固成形。合适的坍落度会大大方便罐车运输工作的顺利进行。混凝土泵车泵送和轨式混凝土运输罐车是此项工程运输混凝土使用的方式，这是符合隧道坡度大、高度差别大及线路长的施工特点的。在施工现场的一侧，将泵车设置好，利用连接泵管及弯管的方式到达仰拱浇筑的地方。这种方式运输混凝土非常简单方便，同时也保证了混凝土施工不被影响。需要注意的是，要及时做好被浇筑位置连接管道的清理工作。
3.4现场施工方面
（1）混凝土测温。为了掌握大体积混凝土的温升和降温的变化规律，需要对混凝土进行温度监测控制。可选用专用的建筑电子测温仪，配合测温导线、测温探头使用，可同时监控多个测温点，时时掌握大体积混凝土内部温度变化情况，便于调整现场的保温或降温措施。测温点的布置必须具有代表性和可比性，单个测温点的布置需严格按照相关规范布设，相邻两个测量点间距宜控制在2.5-5ｍ范围内。
（2）冷却水管布置。大体积混凝土内部降温措施一般采用布设冷却水管的方案，水管采用薄壁铁管，管径为Φ50ｍｍ，水管接头宜采用法兰盘丝扣连接。在混凝土施工之前，应该仔细检查各水管的连接情况，是否存在漏水的情况，同时，对水管进行试压处理，确保供水的效果满足要求。对于水管的布置，水平间距为1-2ｍ之间，对于竖向间距，根据大体积混凝土的高度来确定，一般在1ｍ左右为宜。对于特殊部位，可以加密水管的布置。冷却管进出水口伸出混凝土面30-50ｃｍ，下层冷却管在被混凝土覆盖后12ｈ开始通水进行冷却，上层冷却水管在混凝土浇筑完成后开始通水冷却，冷却水为单循环水。根据现场测温仪及时调整水管内的水流速度，对于通水的时间和速度应该由当时的内外温差来进决定，当内外温差不超过２０℃的时候，可以考虑停止通水。
3.5外加剂设计
根据“混凝土外加剂应用技术规范”的规定，产生0.2至0.7MPa以下自应力混凝土为补偿收缩混凝土。为了实测出限制膨胀率，实验室进行了掺加ZY试件的限制膨胀率试验，试验证实掺加ZY确实可获得微膨胀性，掺量的大小对膨胀率的大小是有直接影响的。以填入材料内部的补偿及为原材料进行分析，考虑后浇带浇筑效果，并根据混凝土设计要求进行后续设计。将广场的底板进行了分块：后浇带将整个底板分成4块，形成4个浇筑单元，块中又设有膨胀加强带，将其再分成4块，整个底板分成了16块。底板的分块确定后，墙板与顶板与底板相同的部位留设后浇带及加强带，其留设的方法与底板相同。膨胀加强带宽2米，边缘每侧设密孔铁丝网用钢筋加固，防止加强带外混凝土流入加强带内。混凝土浇筑时先浇带外混凝土，浇到加强带时改用掺量ZY膨胀剂混凝土施工。考虑到膨胀作用会使强度降低，膨胀加强带的混凝土强度等级应该提高，并加大膨胀剂用量，用这样的方法循环施工达到超长无缝结构的目的。
3.6混凝土泵送技术
混凝土配置施工建设中，需要降低减水剂、粉煤灰等材料的添加，实现对水化热的有效控制。避免过多水泥等引起的危害。混凝土运输、浇筑建设中一般采用泵送管理，为此需要加入一定量的泵送剂。首先、泵车调试工作，提高其正常稳定性后方方可进行材料供应。一般每台泵车需要由专门作业人员进行管理，提高指挥工作的合理性。泵送速度的控制需要满足前期设计方案的要求。对应相关设计人员的安全，需要在电箱设备上进行漏电装置的设置。对应操作人员的防护工作需要全面具体，包括绝缘手套、橡胶鞋等保护装备需要完善。
3.7大体积混凝土夏季施工要求
在炎热的夏季开展大体积混凝土浇筑活动时更加要注意控制好温度，首先是控制混凝土入模时的温度不超过30℃；其次要避免新浇筑的混凝土和范本受到阳光直接照射，控制入模前范本和钢筋的温度及周围气温不超过40℃，所以很多工地都是利用夜间开展混凝土浇筑工作，这样才能保证施工环境温度符合要求；然后是保证在混凝土浇筑结束后，立即在其表面覆盖干净的塑料膜，等到初凝后才能撤去塑料膜；最后在夏季浇筑混凝土前注意对范本、钢筋的温度进行控制，以免温度过高影响混凝土入模的实际温度。
4.建筑施工中混凝土施工质量控制
4.1全面提升建筑结构设计的质量
在建筑施工工程之中，为了有效地减少混凝土裂缝现象，首先就要进行混凝土结构的设计，要注重对混凝土结构的科学合理的设计，必须做好建筑混凝土施工前的地质勘察工作，要对施工现场的基本环境进行全面的了解和把握，要在结构设计中尽量选取低中强度的混凝土，避免混凝土材料受到温度变化的影响，有效规避和减少混凝土的温度裂缝。同时，还可以针对不规则的建筑面，采用在不规则建筑物的凹角处布设暗梁或双向双层配筋设计，以最大程度上提升建筑面的规则性，实现对结构设计质量的合理控制，更好地提升建筑设计的科学性和合理性。
4.2最大程度上减少建筑物的荷载
在建筑施工工程之中，要注意采用先进而成熟的科学技术手段，避免建筑物因荷载问题而引发的次应力裂缝现象，要全面了解和把握混凝土裂缝的具体位置、构造特征、干扰因素等，并在混凝土施工过程中尽量减少对未完成终凝的混凝土的冲击和振动作用，必须在混凝土初凝至终凝前的阶段中实施二次压抹处理，以最大程度上减少和避免混凝土的塑性收缩裂缝现象。同时，在混凝土施工结束之后，要实现对混凝土的分批次轻卸、轻放，并在新浇筑的混凝土表面铺设旧木范本，减少混凝土自身的荷载，增加混凝土自身的刚度，从而有效避免混凝土的裂缝现象。
4.3加强混凝土的后期养护作业
在建筑施工过程之中，还要做好混凝土的后期养护作业，要注意混凝土施工的保温养护及保湿环境控制，通常可以采用洒水养护的方式，实现对混凝土的降温和保湿，不仅提升混凝土的湿润性，而且还可以降低混凝土表面的温度。另外，还可以对大体积混凝土实施拆模施工之后的湿麻袋覆盖及薄膜覆盖方式，以有效地避免大体积混凝土的水热化现象，减少混凝土的干燥收缩裂缝的出现。
结束语
城市化进程逐渐加速，我国建筑项目的功能逐渐完善，为了提高建筑体功能建设的合理性，施工技术人员要加强无缝施工技术的研究与应用，最大限度减少裂缝病害的发生。与传统混凝土施工相比，大体积混凝土的水化热具有明显区别，容易产生后期裂缝的品质缺陷。因此，在施工中应重点分析大体积混凝土裂缝的成因，加强相关施工技术的调整与优化。本文针对大体积混凝土无缝施工技术进行了深入分析，旨在提高工程项目的稳定性和安全性。
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论文作者:徐礼健
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/19
标签：混凝土论文; 裂缝论文; 体积论文; 温度论文; 应力论文; 骨料论文; 成因论文; 《建筑学研究前沿》2017年第33期论文;