孙瑞祥
徐州市市政设计院有限公司 江苏徐州 221002
摘要：我国综合国力的增强，带动了各行业的发展，而且在很多的工程方面都会使用大体积混凝土，特别是在水工结构中使用，总会因为各种问题导致出现裂缝，如果出现裂缝，就会导致工程质量的下降。对此就要对大体积混凝土的质量进行控制，通过裂缝进行控制。对此本文从裂缝成因进行分析，提出了处理技术以及防裂措施。
关键词：水工结构；大体积；混凝土；裂缝成因；控制处理
1大体积混凝土定义
所谓的大体积混凝土，指的是有着较大的几何尺寸，需要采取一定的措施避免混凝土浇筑中初始水热化导致裂缝问题的结构都可以成为大体积混凝土。（混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体积混凝土，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，称之为大体积混凝土）。
2大体积混凝土裂缝问题
2.1水化作用导致裂缝
在初始阶段（凝时间里），混凝土会产生大量的水化热。混凝土温度会因水泥水化反应中产生的大量热量而升高，水化热作为主要的热量来源导致了大体积混凝土内部温度升高。在相应试验中得出，500J为每克硅酸盐水泥释放的热量。大体积混凝土有着较大的截面尺寸，在混凝土结构内部不容易散发大量的水化热聚集的热量，从而使混凝土结构内部的温度上升较快。相关试验中，得出在1~3d内，水泥水化热散发最多的热量，这几天散发的热量与总体热量相比，其占到了一半。在浇筑完成后，内部温度最高是在其后的3~5d。在升温阶段，混凝土有着较小的弹性模量，因此有着较小的抗拉应力，也就只能使得混凝土表面裂缝出现。混凝土的弹性模量和抗压、抗拉强度会随着时间推移不断变大，会不断增加对混凝土降温收缩变形的约束，从而抗拉应力也会变大。当抗拉应力大于混凝土抗拉强度时，就会产生温度裂缝。
2.2外部负荷重导致裂缝
在实践中约束会在各种结构中存在，因此约束也会影响混凝土结构的变形变化，在自由变形就会收到阻碍，一般将约束条件当成阻碍变形的因素。对此已经有着大量的资料进行研究，其中也表明了在全约束条件下，温差与混凝土膨胀系统（数）的乘积ε=·α为混凝土结构的变形。因此在ε比混凝土的极限拉伸值大时，裂缝就会出现。通常10×10-6/℃为混凝土温度膨胀系数a，通常在50~100×10-6之间为极限拉伸值，此时5~10℃就是混凝土内外温差的容许值，但在实际工程当中，混凝土结构的温差在20~25℃时，其开裂现象并没有出现。在相关研究中发现主要是因为结构物处于绝对自用状态，约束并不存在，混凝土徐变与塑性变形也不可能不存在。在结构物裂缝中有60~70%为非贯穿的表面裂缝。而变形变化导致的自约束应力是其开裂的主要原因。当混凝土结构有着大于或者等于500mm的厚度时，就会形成水化热降温与收缩的不均匀性，从而自约束应力就会明显出现，从而混凝土表面开裂的现象就会出现。
2.3混凝土收缩导致裂缝
混凝土水化作用产生的体积变形称为自生体积变形。胶凝材料性质是影响这种变形的主要因素。而普通水泥混凝土中，膨胀变形较为少见，而收缩变形较为常见。混凝土有着较为复杂的收缩机理，毛细管引力因混凝土内部空隙水蒸发变化而出现，其是收缩的主要原因。在很大程度上是可以逆转收缩现象的，若是混凝土收缩出现，将其置于水饱和状态，使其发生膨胀，从而原来的体积也可得到很大程度上恢复。一般采用“收缩当量温差”来计算大体积混凝土温度裂缝，就是通过换算用引起同样混凝土温度变形需要的温度值来表示混凝土的收缩值，从而混凝土的应力计算就可以用温差来计算。在大量的研究中，可以证明不能够忽略混凝土收缩引起的温度应力。
2.4温度差导致的裂缝
在大体积混凝土结构施工中，为了有效的避免混凝土结构裂缝的出现就一定要重视外界气候气温的变化。若是外界温度较高就会有着较高的混凝土浇筑温度。若是外界温度降低而混凝土降温幅度增加，尤其是外界气温突然降低，就会使混凝土表面与内部的温差增大，从而温度应力就会增加，大体积混凝土裂缝现象也就容易出现。水化热的绝热温升、浇筑温度以及结构物的散热温度这三部分叠加形成了混凝土结构的内部温度，温差带来的温度变形导致温度应力的出现，因此温度应力随温差的变化而变化。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆大体积混凝土有着较大的截面尺寸，其散热较差，尤其是在高温的条件下，一般60~65℃为其内部温度，甚至90℃以上的温度在一些工程中出现，并且这个温度持续的时间较长。因此必须对混凝土内部温差进行控制，防止温度应力过大，为此本文主要对混凝土温度及控制措施进行了分析和研究，从这个方面对大体积混凝土温度裂缝进行有效的控制。
3常用裂缝处理技术
3.1加固处理法
大体积混凝土的工作性能会受到裂缝的影响，对此就要加强裂缝处理，对其进行加固，对此有很多种的处理方法，有：第一，补强加固，也就是加固的过程中使用混凝土喷射的方式以及在截面积进行增加；第二，包型钢加固。就是加固中在结构的角部加型钢，就实现了结构更加牢固的效果；第三，支点加固，优势是增强了强度，而且得到广泛的使用。
3.2裂缝封堵法
使用封堵法，也就是不同的使用材料。对此就会使用塑料、聚氨酯以及水泥浆等，而且封堵时会使用灌浆方式或者嵌缝，前者就是将止水材料填充在凿槽后者是在裂缝中将水泥浆灌入的方式，就可以实现填充密封，使其结构形成整体。
4水工大体积混凝土温控防裂措施
4.1混凝土配合比的设计工作
大体积混凝土设计及施工工作的时候，要区别于一般的混凝土设计工作，水泥是混凝土中主要材料需采用水化热较低的矿渣水泥或低水化热低碱水泥，所使用水泥品种的铝酸三钙含量应小于7%，使用时水泥的温度不得超过60℃，水泥7天的水化热不超过250KJ/KG。砂应采用质地坚硬、级配良好的B类低碱天然活性中粗砂。石子应采用5-31.5mm的连续级配的低碱活机碎石或卵石。这些特殊的混凝土材料，能够有效的减少实际施工中混凝土出现裂缝的现象。混凝土外加剂使用应满足规范要求，使用前必须先做水泥适应性实验及实际效果实验，并应采用不具有早强性能的高效减水剂，可采用掺和料和外加剂改善混凝土和易性，减少水泥用量，降低水化热，但其用量应由实验确定并且掺和料与外加剂的质量符合规范规定。混凝土应采用现场集中搅拌，混凝土坍落度应控制在160~190mm范围内，初凝时间4小时左右。
4.2做好现场施工工作
混凝土的入模温度是施工现场必须重视的工作。混凝土的入模温度与拌和料的温度有关，影响混凝土入模的主要因素是石子和水的温度。故要获得较低的混凝土的入模温度最有效的措施就是降低石子和水的温度。例如，在高温季节作业时可采用冷水加碎冰拌和混凝土，在泵车和浇筑地点采取遮阳措施。在大面积浇筑混凝土时，应采用整体分层浇筑法施工。结合混凝土泵送施工的特点，按一定厚度和范围浇筑。分层分块浇筑，在减轻约束作用的同时，也缩小了约束范围，同时利用浇筑面的层面进行散热，降低混凝土内部的温度。
4.3温度因素防控
若是浇筑的季节处于夏天，就不能在高温正午进行，应该在早上以及晚上进行施工，而且若是因为施工进度的因素，要在高温下进行，就要采取措施，通过凉棚的搭建，以及雾水喷的方式，进行降温，通过使用低热硅酸盐水泥，将冰块加入到运输车上，也可以利用缓凝剂对凝结时间进行控制。
4.4混凝土的后期养护
一般而言，混凝土养护开始的时间要根据当地气候条件和混凝土所使用的水泥品种来确定。对于一般品种的水泥，应在混凝土浇筑后的12～18 h后开始养护。养护时间要持续21～28 d。混凝土养护期间，应重点加强对混凝土温度和湿度的控制，尽量减少表面混凝土的暴露时间，对于大面积混凝土，一般在混凝土表面抹平后立即覆盖一层塑料薄膜，对混凝土进行保湿养护，防止水分蒸发过快而产生干缩缝。
结束语
总之，很多的原因造成大体积混凝土出现雷锋，如温度、设计以及自身问题等，对此通过本文的分析可知，温度对裂缝成因影响最大，对此我们需要做的是对于结构设计进行合理设计。针对使用材料进行科学确定而且混凝土的温度一定要严格控制，实现规范化的控制控制处理。
参考文献：
[1]段琼，王栋蕾.水工结构大体积混凝土裂缝成因及控制处理[J].四川水泥，2017(08):32.
[2]陈强.水工结构大体积混凝土裂缝成因及控制处理[J].科技与企业，2017(14):220.
论文作者:孙瑞祥
论文发表刊物:《防护工程》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/25
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