摘要：大体积混凝土裂缝的主要原因是水化过程释放热量引起的温度应力造成的，如何有效地控制、减少有害裂缝的出现是土建施工中的技术难题．通过分析表面裂缝、深层裂缝和贯穿性产生的原因及影响因素，从配料、温控、施工等方面提出了控制裂缝产生的措施，对工程施工中混凝土裂缝控制提供了有益的建议．
关键词：温度应力；大体积混凝土；水化热；裂缝控制
引言：造成大体积混凝土材料裂缝的主要原因为施工工艺不合理、施工材料自身变形以及外界环境的影响等。近年来，大体积混凝土成为建筑施工的主要材料之一，高层建筑的增多使得混凝土的应用更为广泛，因此控制混凝土施工裂缝有十分积极的影响。
1、大体积混凝土概念
1.1 原有国家标准的概念
《大体积混凝土施工规范》GB50496—2009，将大体积混凝土定义为“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。”这一定义对大体 积混凝土体量大小进行了量化，但从几何尺寸不小于1m的体量量化指标来看不是很合理。
1.2 施工规范大体积混凝土的概念
根据大体积混凝土的本质涵义，施工规范只在第8.7.1条的条文说明中对大体积混凝土进行解释性说明，即“体量较大或预计会因胶凝材料水化引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土”。从内在涵义来看，大体积混凝土不仅包括厚大的基础底板，还包括厚墙、大柱、宽梁、厚板等，已基本形成共识。但在具体实施时，不同的人会采取不同的方法，施工规范希望通过相应条款的引导基本达到不同的大体积混凝土采取不同的温度控制方法的目的。
2、大体积混凝土出现裂缝的原因
大体积混凝土施工过程容易出现裂缝，这其中包括外因和内因。首先，施工管理不严造成施工过程与施工流程不符，从而降低了混凝土的使用寿命，使其容易出现裂缝。尤其是一些施工单位采用质量低下的混凝土产品，这类混凝土收缩较大，容易产生裂缝。其次，水泥水化热和温度选择不当都将产生裂缝。其中，施工过程中的温度差是造成混凝土裂缝的主要原因。施工环境温度过低，容易造成混凝土的抗拉应力大于抗裂能力，温度过高或者空气过于干燥，混凝土表面的水分蒸发过快，影响混凝土质量。再次，浇筑工艺不合理以及养护不及时都将造成混凝土大量出现裂缝。在浇筑工艺设计和施工过程中都存在不合理现象，如模板湿润程度不足或者混凝土搅拌时间较短。在施工完成后，要对混凝土表面适当浇水及采取防护措施，否则将导致水泥体积收缩严重。
3、大体积混凝土裂缝控制考虑因素
3.1 裂缝控制影响因素
大体积混凝土浇筑裂缝控制与边界条件、环境条件、原材料、配合比、混凝土过程控制和养护等因素密切相关，有效控制各方面因素，是大体积混凝土裂缝控制的关键。
3.2 结构后期强度选择
在满足施工期间结构强度发展需要的前提下，对基础大体积混凝土和高强度等级混凝土的结构构件，施工规范提出了可以采用 60d（56d）或更长龄期的混凝土强度，这样有利于通过提高矿物掺和料用量并降低水泥用量达到降低混凝土水化温升、控制裂缝的目的。《混凝土结构设计规范》GB50010—2010的相关规定也提出设计单位可以采用大于28d的龄期确定混凝土强度等级，此时设计规定龄期可以作为结构评定和验收的依据。在国外随着混凝土施工技术的发展，对于高强度等级的柱、墙混凝土已经较多地采用了混凝土后期强度，以减少混凝土水泥用量。施工规范对强度等级不小于C80的柱、墙混凝土规定了可以采用后期强度进行配合比设计，并可作为强度评定以及验收的依据，这在国家标准中是第1次出现。关于后期强度的龄期，国内通常采用60d或90d龄期，而国外工程或国内工程国外设计的通常会采用56d龄期，为了兼顾所以一并列出。具体内容参见施工规范8.7.1条的规定。
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3.3 配合比设计考虑因素
在采用中、低水化热水泥的基础上，通过掺加粉煤灰、矿渣粉均可大幅减少水泥用量，从而对裂缝控制起到良好作用。在没有条件掺加矿渣粉的地区，混凝土配合比通常采用单掺配制技术，水泥用量往往较高，混凝土温升往往较大，近年来我国大多数地区已经具备了掺加粉煤灰和矿渣粉的双掺技术条件，大体积混凝土浇筑内部温升已显著减小。所以大体积混凝土采用双掺技术减小水泥用量，是大体积混凝土温度控制的最有效途径。在混凝土配合比中，减水剂起到了非常重要的作用，外加剂的选择对混凝土的裂缝控制以及耐久性起到了关键作用。具体内容参见施工规范8.7.2条的规定。
3.4 裂缝控制环境因素
入模温度控制对于混凝土裂缝控制显得非常重要，因为入模温度是温升基础，入模温度越低，混凝土内部最高温度就越低，入模温度越高，混凝土内部最高温度就越高，控制混凝土的入模温度应该从搅拌站开始，降低原材料的温度可以减少混凝土的入模温度。在高温季节浇筑大体积混凝土时，通过控制原材料的温度降低混凝土入模温度显得尤为重要。在国外一般对入模温度控制较为严格，有的工程为了减少混凝土入模温度采用了用冰水拌制混凝土的方法，但在国内一般都不具备采用冰水拌制混凝土的条件，所以采用较常规的减少原材料温度的方法就成为减少混凝土入模温度的主要措施。对于入模温度的控制应该灵活掌握，对混凝土最大温升相对较低的工程，其入模温度可以相对高一些，小幅突破30℃也不会有问题，但对于混凝土最大温升相对较高的工程，其混凝土入模温度就应该控制得严一点。
4、大体积混凝土施工裂缝控制方案
1）加强施工材料的质量控制
施工材料质量的保证是控制混凝土裂缝的根本手段。首先，以水泥为主，该种水泥以收缩性小、水化热低及和易性好等优点被广泛应用于建筑施工。在施工材料中加入适量的粉煤灰有助于增强混凝土的强度，降低收缩性，从而减少裂缝。管理人员要加强对采购材料质量的检测，严格控制不合格材料的购进。其次，在河沙材料的直径选择上，要做到粗细适中、质地坚硬。一般河沙的直径在5mm以下，外观要圆润。设计师还要及时与施工人员沟通，了解施工场地现状和施工用途，对施工材料等级进行调整，使其满足施工需求。
2）加强施工温度控制
施工过程的温差变化是造成混凝土裂缝的主要原因之一。在施工过程中要将混凝土温度控制在20～25℃，尽量避免在高温下施工。如必须施工，需求采取必要的降温措施，如在施工现场搭设帐篷，或者设置水管，喷适量的水，以免由于混凝土收缩造成裂缝。
3）加强混凝土现场浇筑工艺控制
混凝土现场的浇筑工艺主要以温度和收缩应力计算和控制为主。明确施工中大体积混凝土的最大升温值、温差大小以及降温速度等。从而采取最大温度下的控制策略，保持混凝土温度稳定，防止其出现瞬间温差。在具体的施工中，可选择分层、连续浇筑的方式，这样既可以降低温差，也可提高混凝土的整体强度，提高施工建筑的质量。施工过程要建立严格的监管制度，对施工现场进行严格的监督。设置混凝土的配比以及坍落度等，防止由于设计或者施工不当造成的裂缝。在浇筑之前的振捣工作，要进行合理的设计，振捣工具性能符合要求，使混凝土的抗拉强度符合施工需求，并且提高材料的密实度，降低其产生裂缝的几率。加强对混凝土的养护，确保其表面温度，并具有一定的湿度。施工完成后，要及时采取循环浇水措施。养护过程是确保混凝土不变形的重要手段，应得到施工管理者的重视。
5、结束语
本文对大体积混凝土裂缝原因作了分析、探究，对如何控制减少混凝土裂缝的产生提出了一些预防措施。由于多种因素的影响，混凝土温差与应力的关系比较复杂，不能具体量化，只能从定性的角度进行说明。裂缝的出现不可避免，但是随着人们对材料、施工设计和工艺的不断完善，大体积混凝土裂缝问题会逐步好转。
参考文献：
[1]大体积混凝土施工中的裂缝控制[J].龚剑，李宏伟.施工技术.2012（06）
[2]混凝土结构裂缝控制措施探讨[J].杨高辉.甘肃农业.2014（13）
[3]大体积混凝土裂缝控制的研究与进展[J].路璐，李兴贵.水利与建筑工程学报.2012（01）
论文作者:罗静
论文发表刊物:《基层建设》2018年第18期
论文发表时间:2018/7/19
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