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摘要：大体积混凝土施工在现代建筑中越来越常见，大体积混凝土裂缝是大体积混凝土施工中经常出现的问题。为控制大体积混凝土裂缝的产生，需要从方案设计、材料选择、施工技术措施等有关环节做好相应的控制措施。
关键词：大体积混凝土；裂缝；防治措施
一、关于大体积混凝土裂缝的分类
1、宏观裂缝
宏观裂缝是指宽度大于0.05毫米的裂缝，它能够被我们肉眼识别，常见的宏观裂缝又分为表面裂缝与贯通裂缝。
因为混凝土的内部和表面散热条件不一样，混凝土内部温度高、外部温度低，混凝土的表面会产生拉应力，内部会产生压应力，当混凝土表面的拉应力太大时，它就会超出混凝土本身的抗拉强度，从而使得混凝土产生表面裂缝。
当大体积混凝土的内部水泥水化时，混凝土会慢慢地降温，并且会逐渐失水，导致混凝土的体积出现收缩变形，然后在混凝土其他结构边界的条件约束下，混凝土会产生一定的拉应力，当这个拉应力太大时，就会超出混凝土本身的抗拉强度，从而使得混凝土出现贯通裂缝。
2、微观裂缝
当混凝土的裂缝宽度小于0.05毫米时，难以被我们的肉眼识别时，我们就称之为微观裂缝。常见的微观裂缝有材料性裂缝、结构性裂缝、粘着裂缝等。
二、大体积混凝土裂缝种类及成因
1、干缩裂缝
干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必须的，而约80%的水分要蒸发。水分的蒸发会产生干缩，且这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝，宽度多在0.05～0.2mm之间，大体积混凝土中平面部位多见，较薄的梁板中多沿其短向分布。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。
2、温度裂缝
（1）表面裂缝：这种裂缝在混凝土升温阶段和降温阶段都有可能产生，在混凝土热量向周围环境散发过程中，表面温度低于内部温度，形成内外温差。当温差产生的拉应力超过当时混凝土的极限抗拉强度时，就会在混凝土表面产生裂缝。
（2）贯穿裂缝。这种裂缝一般发生在降温阶段，大体积混凝土基础呈降温收缩状态，降温收缩受到基底及已浇筑混凝土的约束作用，产生很大的收缩应力，当拉应力超过当时混凝土的极限抗拉强度时，就会在混凝土中产生收缩裂缝。基底及自身构造约束作用越强，平均温度峰值越高，贯穿裂缝出现的可能性越大。混凝土的水化热总量与水泥用量及水泥品种有关。
3、沉陷裂缝
沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软，或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致；或者因为模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等所致，致使混凝土结构产生裂缝。
三、大体积混凝土裂缝的控制方法
1、材料控制
（1）水泥：普通水泥水化热较高，在大体积混凝土中，大量水化热不能及时散发，使混凝土内部温度过高，与混凝土表面产生较大温差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。因此宜采用水化热较低的矿渣硅酸盐水泥。
（2）粗骨料：采用碎石，粒径5~25毫米，级配良好的石子配制的混凝土，和易性较好，同时可以减少用水量及水泥用量，从而降低水泥水化热。
（3）细骨料：采用中砂，选用平均粒径较大的中粗砂拌制的混凝土比用细沙拌制的混凝土可减少约10%的用水量，因此水泥用量可相应减少，降低水泥水化热。同时，必须严格粗细骨料的含泥量，含泥量过大会增加混凝土的干缩，对裂缝控制不利。
（4）外加剂：使用减水剂可以在保证强度前提下降低用水量及水泥用量，因此可以降低水化热总量；微膨胀剂对混凝土收缩有补偿功能，提高混凝土的抗裂性。
（5）混凝土配合比必须经试配确定，外加剂的使用必须符合相关规范的规定。
2、浇筑前准备工作
（1）编制大体积混凝土专项施工方案，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，确定浇筑体的升温峰值，里表温差及降温速率的控制指标，指定相应的温控措施；对混凝土浇筑顺序，方法和重点，温度控制措施等，必须对相关施工人员做好技术交底。
（2）浇筑前对临时用电、施工机械情况进行检查，确保浇筑工作开始后能够顺利的连续浇筑。
（3）对预埋的测温管、降温冷凝管埋设位置、数量等按照施工方案进行全面复核，以保证混凝土后期养护过程中测温及降温工作能有效进行。
（4)对模板支架、支撑应保证其稳固性，防止沉陷性裂缝的产生。
3、混凝土浇筑技术要点
（1）降低混凝土的出机温度和浇筑温度。首先要降低混凝土拌合温度。降低混凝土出机温度的最有效的办法是降低石子的温度，在气温较高时，要避免太阳直接照射骨料，必要时向骨料喷射水雾或使用前用冷水冲洗骨料。另外混凝土在装卸、运输、浇筑等工序都对温度有影响。为此，在炎热的夏季应尽量减少从搅拌站到入模的时间。
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（2）浇筑混凝土时应分段分层连续进行，有利于混凝土水化热的散失，减小内外温差。分层高度应根据工程结构特点、钢筋疏密程度决定，采用插入式振捣器一般分层高度为振捣器作用部分长度的1.25倍，最大不超过50CM，平板振动器的分层厚度为20CM。
（3）必须进行二次振捣，提高混凝土与钢筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出现裂缝，减少内部微裂，增加混凝土的密实度，使混凝土的抗压强度提高，从而提高抗裂性。
（4）浇筑混凝土应连续进行。如必须间歇，必须保证上层混凝土在下层混凝土初凝前浇筑完毕。
（5）合理设置后浇带。合理的后浇带设置有利于控制施工期间的较大温差与收缩应力，减少裂缝。
（6）结合结构配筋，配置控制温度和收缩的构造钢筋。
4、养护措施
（1）大体积混凝土浇筑及二次抹面压实后应立即覆盖进行保温保湿养护，先覆盖一层塑料薄膜，再在上面加盖草袋等保温材料。
（2）养护中要加强测温工作，及时反映温差，随时指导养护。控制混凝土的中心温度与表面温度之间、混凝土表面温度与室外最低气温之间的差值均应小于20度。
（3）如水化热太大，混凝土内部温度过高时，可以采用预埋在混凝土内部冷凝管降低混凝土内部温度。
（4）养护时间：普通硅酸盐水泥养护不少于14天，采用矿渣、火山灰水泥的混凝土养护不少于21天。
四、大体积混凝土施工技术措施
1、混凝土配合比设计
对配合比设计的主要要求是：既要保证设计强度，又要大幅度降低水化热；既要使混凝土具有良好的和易性、可泵性，又要降低水泥和水的用量。
（1）选用水化热低的32.5MPa矿渣水泥，水泥用量仅为340kg/m3。
（2）大掺量I级粉煤灰（国外高达30%）。掺量高达100kg/m3，占水泥用量的29%，占胶凝材料总量的21%.在大体积混凝土中掺粉煤灰是增加可泵性、节约水泥的常用方法。矿渣水泥本身就掺有20%一70%活性或惰性掺合料，再在矿渣水泥中掺近30%的粉煤灰，而且要配制大坍落度的C40混凝土，非常少见。这个掺量巳接近GBJ146-9.粉煤灰混凝土应用技术规范的规定的上限。
2、混凝土的浇筑方案选用
全面分层，采取二次振捣方案。混凝土初凝以后，不允许受到振动。混凝土尚未初凝（刚接近初凝再进行一次振捣，称二次振捣），这在技术上是允许的。二次振捣可克服一次振捣的水分、气泡上升在混凝土中所造成的微孔，亦可克服一次振捣后混凝土下沉与钢筋脱离，从而提高混凝土与钢筋的握裹力，提高混凝土的强度、密实性和抗渗性。
全面分层，二次振捣方案就是当下层混凝土接近初凝时再进行一次振捣，使混凝土又恢复和易性。这样，当下层混凝土一直浇完42m后，再浇上层，不致出现初凝现象。此方案虽然技术上可行，也有利于保证混凝土质量，但需要增加人力和振动设备，是否采用应做技术经济比较。
3、确定保温材料的厚度，预测混凝土表面温度
据公式（3）计算，混凝土中心最大温升达47.3℃，假如浇筑温度是30℃，混凝土中心温度将达77.3℃。如果环境平均温度Tq=（35+23）/2=29℃。两者平均温差将有48.3℃，这是无论如何不能允许的。解决办法是在混凝土开始降温时，在其表面覆盖保温材料，使表层混凝土温度提高，达到减小混凝土内表温差的目的。
一般规定：混凝土内表温差T1-T2≤长25℃对于较厚的混凝土，此温差值可适当放宽。
由此可见，即使在炎热的夏季，大体积混凝上在降温阶段要“保温”养护。
经过计算，提出两种养护方案供施工时选择。
一种是盖一层塑料薄膜和一层3cm厚的防水岩棉被。
另一种是蓄水2cm-12cm养护，深度随当时混凝土内外温差增减。前者的优点是保温性能较好，可缩小混凝土内表温差，减慢降温速度，从而有利于混凝土抗裂，但缺点是可能因降温速度过慢而延长养护时间；但如遇环境温度骤降造成混凝土内表温差过大时，较难采取临时加强保温的措施。
实际施工中采用了第一种养护方案，养护效果很好。塑料薄膜很有效地保证了混凝土表面的潮湿，既保证了表层混凝土的强度增长，又使前3周的降温阶段不致出现干燥收缩，还保证了微膨胀剂充分发挥补偿收缩的作用。
岩棉被的效果也恰到好处，当混凝土表面温度过高，不利于降温时，局部揭开岩棉被加快降温。下过几场大雨后，岩棉被被水浸透，导热系数增大，使混凝土浇筑后3周的降温速度始终较好地控制在1.30C/d-1.50C/d范围之内。
结束语
调整混凝土的凝结时间，降低混凝土水化热，减小混凝土内外温差和约束力可以有效地减少裂缝的产生。同时，要从设计、施工、材料等各个方面综合采取措施，来控制裂缝的产生和开展，只有这样才能取得预期的效果。并且应做好充分的施工准备、加强现场协调与组织管理，混凝土的裂缝是可以避免的。
参考文献
[1]李爱玲.谈大体积混凝土裂缝的控制2015.2
[2]薛志宏，张延明.大体积混凝土施工工艺的探讨2011.9
[3]李林.大体积混凝土裂缝控制的技术措施2017.6
论文作者:毛远文
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/8
标签：混凝土论文; 裂缝论文; 体积论文; 水化论文; 温差论文; 水泥论文; 应力论文; 《建筑学研究前沿》2018年第17期论文;