（镇江市长江河道管理处，江苏镇江212006）
摘要：分析大体积混凝土裂缝产生的原因，有针对性地介绍其裂缝防控措施。对大体积混凝土施工过程温度实时监测，结合后期混凝土裂缝普查检测，验证裂缝防控措施实际效果。
关键词：大体积混凝土；裂缝防控措施；温度实时监测
前言
建设工程中常会涉及到大体积混凝土，如高层建筑基础、大型设备基础、水工大坝等。大体积混凝土是指混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。开展大体积混凝土的裂缝防控措施研究，使其施工符合技术先进、经济合理、安全适用原则，对确保工程质量与安全有着现实意义。
1裂缝成因分析
混凝土裂缝按产生的原因可分为两类：一类是结构裂缝，是由外荷载引起的；二类是材料型裂缝，由非受力变化引起的，如温度、收缩、不均匀沉降等因素。
1.1温度变化引起的裂缝
混凝土随温度的变化而产生变形，当变形收到约束时会产生温度应力，当温度拉应力大于混凝土抗拉强度就会产生裂缝。防控措施主要有：减少水化热量、降低入仓温度、优选浇筑方式、内部加速散热、表面保温养护等。
1.2混凝土收缩引起的裂缝
混凝土硬化时会体积缩小产生收缩变形，当收到边界约束时会产生收缩裂缝。防控措施主要有：合理设置伸缩缝、改善水泥性能、降低水灰比、控制水泥用量、合理设置构造钢筋、加强潮湿养护等。
1.3不均匀沉降引起的裂缝
基础不均匀沉降会使结构受迫变形而引起裂缝。防控措施主要有：根据地基条件合理采用构造措施、合理设置沉降缝等。
1.4钢筋锈蚀引起的裂缝
钢筋锈蚀后体积大于原钢筋体积，对其周围混凝土产生膨胀拉应力，当其大于保护层混凝土的抗拉强度时，会沿钢筋走向形成裂缝。防控措施主要有：提高混凝土得密实度和抗渗性、适当加大保护层厚度等。
1.5碱骨料反应引起的裂缝
水泥中碱性物质与活性骨料反应，生成的碱硅胶遇水发生膨胀使混凝土胀裂。防控措施主要有：采用低含碱量水泥、选用非碱性外加剂、采用非活性骨料等。
2裂缝形态分类
大体积混凝土温度裂缝按形态分为表面裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝。
2.1表面裂缝
在大体积混凝土浇捣初期，水化热的大量产生，使混凝土内部温度急剧上升且不易散发，而其表面散热条件好，温度上升并不明显。使混凝土内部温度高、表面温度低，形成温度梯度，结果混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，混凝土表面就产生表面裂缝。
混凝土表面裂缝出现浇捣初期，它不属于结构裂缝，但裂缝处混凝土的断面已被削弱，易产生应力集中现象，促使裂缝进一步的开展。为减小表面裂缝对混凝土结构的不良影响，混凝土规范有明确的规定：室内正常环境下一般构件为0.3mm；露天或室内高温环境下为0.2mm。
2.2深层裂缝
基础约束范围内的混凝土，处在大面积的拉应力状态。在该区域若产生表面裂缝，则极有可能发展为深层裂缝。深层裂缝部分切断了结构断面，具有较大的危害，施工中不允许出现。
2.3贯穿裂缝
混凝土浇捣一定时间后，水化热已基本释放，混凝土因内部温度降低而收缩，再因混凝土中多余水分蒸发引起体积收缩变形，受到地基和结构边界条件的约束，不能自由变形，当产生的拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，混凝土的整个截面会产生贯穿裂缝。
贯穿裂缝是危害最大的一种裂缝。它切断了结构的全截面，破坏了结构的整体性、稳定性、耐久性、防水性等，影响结构的正常使用。所以，应当采取一切措施，控制贯穿裂缝的产生。
3裂缝防控措施
大体积混凝土因浇筑方量大、表面系数小、水化热释放集中等特点，易造成其结构内外温差过大产生温度裂缝。因此，温度变化引起的裂缝是引起大体积混凝土开裂的最主要原因之一。
大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝，一方面是混凝土内部因素，即由于内外温差而产生的；另一方面是混凝土外部因素，即结构的外部约束和混凝土各质点间的约束，阻止混凝土收缩变形，由于混凝土抗拉强度仅约为抗压强度的1/10，在温度拉应力作用下常会因抗拉强度不足而产生裂缝。因此，温度裂缝的防控措施主要有：减少水化热量、降低入仓温度、优选浇筑方式、内部加速散热、表面保温养护、提高早期强度、优化构造钢筋等。
3.1减少水化热量
（1）采用低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥；
（2）合理掺用大量粉煤灰以部分代替水泥；
（3）掺用聚羧酸系等高性能减水剂以节约水泥用量；
（4）改善骨料级配，控制骨料含泥量，适当增大骨料粒径；
（5）采用低流态或无坍落度干硬性贫混凝土等。
3.2降低入仓温度
（1）合理安排浇筑时间，如春秋季多浇，夏季早晚浇；
（2）需要时采用加冰或加冰水拌合；
（3）对骨料进行预冷等。
3.3优选浇筑方式
混凝土入仓铺料浇筑方法主要有全面分层法、分段分层法、斜面浇筑法等。
（1）全面分层法（平铺法）
指整个仓面铺满一层振捣密实后，在上一层初凝前浇筑好下一层，逐层向上分层浇筑至收仓高程。
（2）分段分层法（台阶法）
指从仓位短边一端向另一端铺筑，边前进边加高且逐层向前推进至整个收仓高程。
（3）斜面浇筑法（斜层法）
指在浇筑仓面从一端向另一端推进，采用斜面坡度不超过10°，浇筑块限制在1.5m左右，在下层初凝前及时覆盖推进至整个收仓高程。
大体积混凝土工程的施工宜采用全面分层法或斜面浇筑法施工。超长大体积混凝土施工，还应采用留置变形缝、后浇带施工、跳仓法施工等方法控制结构不出现有害裂缝。
3.4内部加速散热
（1）采用薄层浇筑以增加散热面，并适当延长间歇时间。
（2）高温季节已采用预冷措施时，则可采用厚块浇筑以保持预冷效果。
（3）在混凝土内预埋蛇形冷却水管，通循环冷水进行降温冷却。
3.5表面保温养护
表面保温的目的是减小混凝土内外部温差以及大体积混凝土表面的温度梯度防止大体积混凝土表面裂缝的发生。当内外部温差过高时，可将冷却水管出口处的热水，浇灌在混凝土表面以提高表面温度，从而更有效地控制内外温差，保持大体积混凝土表面的湿润，提高大体积混凝土的表面抗裂能力。
3.6提高早期强度
掺入缓凝早强高效减水剂，可控制水化热的早期集中释放，提高混凝土早期强度和极限拉伸值，从而防止混凝土早期裂缝形成。
3.7优化构造钢筋
大体积混凝土的结构配筋除因满足结构强度和构件要求外，还应结合大体积混凝土的施工方法配置控制温度和收缩的构造钢筋。
4措施效果验证
大体积混凝土工程施工前，宜对施工阶段大体积混凝土浇筑体的温度、温度应力及收缩应力进行试算，并确定施工阶段大体积混凝土浇筑体的升温峰值，里表温差及降温速率的控制指标，制定相应的温控技术措施。
混凝土浇筑体温控指标宜符合下列规定：
（1）浇筑体在入模温度基础上的温升值不宜大于50℃；
（2）浇筑块体的里表温差（不含混凝土收缩的当量温度）不宜大于25℃；
（3）浇筑体的降温速率不宜大于2.0℃/d；
（4）浇筑体表面与大气温差不宜大于20℃
在建筑混凝土施工过程中，需加强保温养护，降低混凝土内部与外部温差值，增加混凝土的抗拉强度，进而提升混凝土的抗裂能力、承受能力，进而防止温度裂缝。保护养护环境温度，降低内部与外部温差，使降温速度有所下降，进而降低温度应力。解除边界约束，提升混凝土强度，避免混凝土表面干裂，而产生塑性收缩裂缝。
例如中国二重集团某基地特大型数控镗床联合设备基础混凝土，浇筑从4月28日开始至5月1日结束。采用EL_spq大体积混凝土电脑测温系统，共布置测温点9组共43个测点，测温从4月28日16：00开始，至5月17日12：00止，历时19天。通水冷却混凝土时，通过测温点的测量，掌握内部各测点温度变化，方便及时调整冷却水的流量，做到准确控制温差。如第2组测点中，4#和6#为表面测点，5#为内部测点；第5组测点中，15#和19#为表面测点，17#为内部中间测点。部分测点温度与凝期关系曲线如图4～图5。
测温数据显示，混凝土表面温度测点受气温变化影响较大，其余深度测点影响较小；中间测点是高温区，混凝土浇筑完后两天温度上升较快，第四天到达最大值，后来逐渐趋于稳定并成下降趋势。混凝土浇筑体在入模温度基础上的温升值不大于50℃，混凝土浇筑块体的里表温差不大于25℃。温度实时监测结果表明，该大体积混凝土设备基础温度裂缝防控措施效果达到预期目标。混凝土温度监测数据如图6。
通过目视检查结合ZBL裂缝综合测试仪，对设备基础混凝土进行裂缝普查，未发现明显可见裂缝，侧面验证了温度裂缝防控措施效果。
5结语
大体积混凝土施工技术涉及材料、设计、施工、管理等诸多方面因素，为确保其不产生裂缝须结合多种预防处理措施。混凝土裂缝防治是一个系统工程，必须有针对性的分析各种可能原因，采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现，才能最大限度的减少裂缝产生。大体积混凝土裂缝的防控技术，需要在工程实践中多分析研究，从而进一步丰富和完善。
参考文献：
[l]GB50496-2009大体积混凝土施工规范[S]
[2]SL677-2014水工混凝土施工规范[S]
[3]JTS202-1-2010水运工程大体积混凝土温度裂缝控制技术规程[S]
论文作者:吴东升 董巍威
论文发表刊物:《建筑建材装饰》2015年10月下
论文发表时间:2016/9/14
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