摘要：大体积混凝土以其体积大、强度高、密度小等显著特点在建筑领域被广泛应用，可是，由水泥化热引起的温度差产生的温度应力裂缝问题非常突出，严重影响了大体积混凝土无缝技术的施工质量。为了保证大体积混凝土无缝技术的施工质量和施工安全，文章主要结合工程实例，通过对混凝土裂缝形成原因的分析，从原材料、施工方面等方面提出了在建筑施工中大体积混凝土裂缝的控制措施。
关键词：大体积；混凝土；裂缝；成因；措施
随着我国建筑事业的快速发展，大体积混凝土施工技术已经成为了土建工程的重要环节。其在高层楼的施工建筑中有着至关重要的作用，对整个地下板的基础稳定以及预应力的不规则变化有着良好的控制但是由于大体积混凝土的板块过大，其在进行浇注过程中内部温度的迅速升高容易导致裂缝的出现。本文主要针对大体积混凝土在房屋建筑中的施工技术进行了深刻的探讨。
1 工程概述
该工程总建筑面积71797 m2，地下2层，地上37层，裙楼4层，总高度154.4m，为内筒外剪超高层结构。基础混凝土6 300 m3，主楼、裙楼部分底板厚度为2.5m，核心筒底板最大厚度为6.3m。浇筑期间气温18～36℃。为确保混凝土工程质量，严格控制超规范裂缝出现，本工程采用综合控温防裂措施，取得了较为理想的效果。
2 混凝土裂缝的形成原因
混凝土结构裂缝产生的原因主要有三种：a.由外荷载引起的，即按常规计算的主要应力引起的；b.结构次应力引起的，是由于结构的实际受力状态与计算假定的模型的差异引起的；c.变形应力引起的，是由温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等引起的结构变形在约束下产生的应力超过混凝土抗拉强度时产生的。
裂缝产生的形式和种类很多，要根本解决混凝土的裂缝问题，还是需要从混凝土裂缝的形成原因入手。正确判断和分析混凝土裂缝的成因是有效地控制和减少混凝土裂缝产生的最有效的途径。
3控温防裂技术措施
3.1严格控制原材料质量
粗细集料含泥量过大，造成混凝土收缩增大集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配，容易造成混凝土收缩的增大，诱导裂缝的产生；矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大、粉煤灰及矾土水泥收缩值较小快硬水泥收缩大；水泥等级及混凝土强度等级原因：水泥等自越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大混凝土设计强度等级越高，混凝土脆性越大、越易开裂。
（1）水泥材料。水泥的水化热是使得混凝土产生温度应力的重要因素，因此水泥材料是大体积混凝土施工控制的关键环节之一。大体积混凝土所虚则使用的水泥材料应具有水化热低、凝结时间长、后期强度高等特点，作者参考相关资料建议采用矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥。
（2）骨料材料。石子材料的选择可根据施工的具体条件，尽量选用结构致密、具有足够强度、粒径较大、级配较好的石子材料，以在混凝土配合比重减少用水量和水泥的用量，最终减少大体积混凝土的收缩和泌水性。在混凝土的配合比相同的条件下，使用碎石的大体积混凝土强度高，抗裂性能也较卵石的高，所以对于大体积混凝土工程而言，由于抗裂度要求高，施工时宜采用碎石作为粗骨料。
（3）掺合料材料。混凝土配合比设计中，为了有效地节约水泥的用量，并能达到改善大体积混凝土性能的目的，所以在拌制大体积混凝土时掺入的矿物粉状材料称为掺合料。大体积混凝土施工中，掺加适量的优质粉煤灰，可以改善大体积混凝土的性能、减少大体积混凝土的水化热。
（4）外加剂材料。为保证大体积混凝土工程的施工质量，防止开裂现象的发生，以此来提高大体积混凝土的耐久性。需要合理的加入外加剂材料，外加剂是指在混凝土拌和施工过程中掺入的，用以改善混凝土性能的物质。混凝土中常用的外加剂有木质素磺酸盐类减水剂、高效缓凝减水剂、UEA型膨胀剂等。
3.2按高性能混凝土确定配合比
该工程原设计用42.5R普通硅酸盐水泥配制C40混凝土，考虑到核心筒底板最大厚度达6.3 m，采用42.5R普通硅酸盐水泥水化热较高，而且从高性能混凝土的观点出发，采用32.5R普通硅酸盐水泥可以满足强度要求，故采用32.5R普通硅酸盐水泥。
3.3采用补偿收缩混凝土技术
采用补偿收缩混凝土是防止超规范裂缝出现的可行办法之一。
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3.4增设构造钢筋防裂抗裂
在混凝土侧面增设φ12水平防裂钢筋，使水平钢筋间距不超过100 mm。该核心筒底板周长很大，其收缩值将十分明显，因此仅靠混凝土本身抗裂是不够的。实践证明，在构造上适当增加防裂抗裂钢筋，对防止裂缝的出现起到了不可忽视的作用。
3.5采取严格的养护措施
该工程采用了3项养护措施：混凝土表面收光后立即覆盖一层塑料薄膜，以防止早期失水出现塑性裂缝；根据测温结果，适时在塑料薄膜上覆盖2～3层棉毡保温，同时在混凝土中部设置冷却水管降温；在塑料薄膜下适时补水，以保证水泥和膨胀剂发挥补偿收缩作用的充分条件。
4施工中注意事项
4.1测温点布置
测温点布置的原则应使不同施工区段、不同标高处的混凝土温升均能得到监控。该承台混凝土的施工方案为自北向南一次连续浇筑，混凝土的初凝时间控制在8～10 h，采用4台混凝土泵自北向南全断面推进，混凝土供应量应保证在初凝时间内，使流淌距离达15～20 m的混凝土得以振捣密实并能及时覆盖。
该工程测温点布置采用“V”型布置，在混凝土断面上布置3～5个温度传感器，即2.5 m厚处为3个温度传感器，5 m厚处为5个温度传感器，保证不同施工区段、不同标高处的混凝土温升均可在显示屏上得到反映，从而及时指导温控工作。
4.2关于混凝土内部的最高温升
影响混凝土内部最高温升的主要因素：混凝土配合比中的水泥强度等级、品种和水泥用量；混凝土入模湿度；混凝土厚度；混凝土内部冷却系统效率等。
取两个具有代表性的点：A点靠承台北侧（2.5 m厚）一个点；B点为核心筒底板（5 m厚）上一个点。浇筑该承台北侧（A点）时的气温为36 ℃，混凝土入模温度达29 ℃。混凝土浇筑顺序为从北向南连续浇筑，A点附近的混凝土最先完成浇筑，在较高入模温度作用下，水泥加速水化放热并在内部积聚，混凝土中心最高温度达到72.8 ℃，而5 m厚B点处混凝土内部最高温度只有72.1 ℃。这一现象与混凝土温升规律相悖，究其原因在于泵送商品混凝土流动性较大（出机坍落度在220 mm以上），承台较厚，混凝土浇筑过程中流淌距离长达15～20 m，因此在B点客观上形成了分层浇筑，从而使水泥水化热得以分层释放，避免了温峰迭加，使B点最高温升得以降低。
4.3关于混凝土温差控制
一般认为，大体积混凝土裂缝防治的关键在于控制混凝土温差小于25 ℃，最大不得超过30 ℃。但对于厚度和体量均较大，而且采取一次性连续浇筑的混凝土结构而言，在混凝土温升早期阶段，这一限定可适当放宽，这样不仅降低了施工和温控难度，而且有利于增进混凝土（掺活性矿物掺合料）早期强度，提高混凝土自身抗裂能力。
该承台2.5 m厚A点处混凝土浇筑后22～34 h期间，混凝土中心与表面温差一度达到34.4 ℃，测温结束后检查该处混凝土均未出现裂缝。主要由于在混凝土浇筑早期升温阶段强度较低或呈塑性状态，混凝土弹性模量很小，由变形变化引起的应力很小，温度应力可忽略不计。但在混凝土降温阶段，温差必须控制在30 ℃以内，而且降温速率不能过快，否则很容易引发温度收缩裂缝。该承台2.5 m厚处降温速率平均为1.5 ℃/d，5 m厚处降温速率平均为1.39 ℃/d。实践表明，养护温度越高，掺用活性矿物掺合料的结构内部混凝土强度越高。因此，该承台C40混凝土14 d强度应超过标准强度的80%，由温差引起的收缩应力远小于该龄期混凝土的抗拉强度，所以没有出现温度裂缝。
5 总结
大体积混凝土施工中的裂缝控制是一个系统工程，在实践中要根据具体的要求进行控制。同时，要从设计、施工、材料等各个方面综合采取措施，通过这些措施，能够有效防止大体积混凝土基础出现裂缝，保证大体积混凝土的质量。
参考文献：
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[4]大体积混凝土施工技术及其应用[D].才素平.西安建筑科技大学 2009
论文作者:陈丽芳
论文发表刊物:《基层建设》2018年第4期
论文发表时间:2018/5/21
标签：混凝土论文; 裂缝论文; 体积论文; 水泥论文; 温度论文; 测温论文; 应力论文; 《基层建设》2018年第4期论文;