摘要：伴随着我国经济的快速发展，城市化的进程在不断加快，大体积混凝土结构施工技术也在土木工程施工过程中得到了广泛的应用。而大体积混凝土的施工涉及设计、材料、机械、施工环境等多个因素，难度较大，为减少裂缝现象的发生，我们应结合实际情况、统筹全局、科学试配、合理选择混凝土浇灌时机，严格按照施工规范进行施工，实现预期的施工目标。
关键词：大体积混凝土；施工裂缝；危害；防治；控制
1、大体积混凝土概况
大体积混凝土指的是最小断面尺寸大于1m以上，施工时必须采取相应的技术措施，妥善处理水化热引起的混凝土内外温差值，合理解决温度应力并控制裂缝开展的混凝土结构。
大体积混凝土结构有两方面的施工特性：一方面是连续性浇注。大体积混凝土结构要求具有较高的整体性，不会预设施工缝，因此通常要求连续性浇筑，另一方面是具有较大的温差应力，大体积混凝土结构一般体量都很大，浇筑后混凝土中水泥要产生并释放大量的水化热，而混凝土内部产生的热量没有表面热量散失的快，这就导致混凝土内外温差过大，产生较大的温差应力。大体积混凝土具有很广的应用范围，路桥施工、高层和超高层建筑的基础工程基本上都是大体积混凝土工程，在建设工程中大体积混凝土工程一般包括：筏式基础、箱式基础、桩基厚大的承台等。上述大体积混凝土工程一般结构厚实，混凝土浇筑量大，因而导致工程条件复杂，施工技术难度较高。比如作为路桥工程的桩基承台除了要求大体积混凝土结构必须有足够的刚度、强度、耐久性和整体性之外，还要求其在浇筑过程中应采取适当的控制措施来降低温度应力，防止产生变形裂缝。
2、大体积混凝土裂缝产生的原因
2.1内部和表面温差
在混凝土凝结硬化的过程中，因为水泥水化作用，会出现升温现象，而混凝土的导热性能较差，外部的水化热量快速散失，而结构内部的水化热不易散失，各部位产生温度差。当混凝土内部和外部产生较大的温差时，会产生温度变形。温度应力和温差呈现正相关关系，温度应力伴随着温差的增大而增大，当温度应力超过混凝土内外的结构约束力时，裂缝现象发生。因为大体积混凝土形体庞大需要的水泥量巨大，混凝土构件尺寸愈大，温度应力越大，导致大体积混凝土常常发生裂缝。
2.2抗拉能力低
混凝土作为一种脆性材料，抗压能力较强，而抗拉能力较差。抗拉强度仅为抗压强度的1/10左右；极限拉伸值也很小，通常不足1×10-4。因为大体积混凝土易产生温度变形，如果大体积混凝土在温度变形时受约束产生的拉应力超过抗拉强度时就会产生裂缝。虽然在设计时要求不出现拉应力和出现在极限拉伸程度下的拉应力，但是在具体的施工设计时，由于温度变化而产生较大的拉应力，而把温度变化产生的拉应力控制在极限拉伸下又是极为困难的，因而大体积混凝土常常发生裂缝。
2.3约束影响
体积变化受约束会产生拉应力。约束分为外约束和内约束。外约束是指水泥水化放热导致构件收缩变形时基础或其他外界因素对结构物的约束；内约束是因为表面体积收缩，受内部约束。外约束和内约束都会产生拉应力。内外约束产生的原因均来自水泥水化产生的热量，水泥水化热在混凝土表面易于散失而在内部不易散失。外约束一般会产生垂直裂缝，内约束在受到气温骤降会产生温度变形而产生拉应力，由此产生的裂缝主要是表面裂缝。
3、大体积混凝土裂缝的形成机理
大体积混凝土中产生的裂缝是难以避免的，有裂缝的出现，不但影响了建筑的美观，而且还影响到了建筑的正常使用，大大降低了建筑的稳定性和耐久性。我们应结合实际情况，分析裂缝产生的原因，并采取相应的措施对裂缝进行控制和预防。力学裂缝和温度裂缝是常见的混凝土裂缝。
3.1力学裂缝
力学裂缝又称是应力裂缝，该类裂缝由收缩产生，如：自身收缩、塑性收缩、碳化收缩、干燥收缩等。在现实工程中，主要有以下三种表现：①在混凝土硬化的过程中，体积会随着水分的蒸发而缩小和减少，而混凝土构件的四周因为有基础或者其他边界条件的控制，不能随意改变，这便会在应力相对集中的部位产生裂缝；②混凝土的强度尚未达到规定的数值时过早拆模，使得混凝土楼板发生一定的弹性变形，在混凝土的早期强度偏低或基本没有的时候，或者在承受弯、压、拉应力较低的时候，混凝土会出现裂缝；③在施工过程中，没有及时的采取有效措施对结构加以保护，如一般情况下，因工种交叉进行施工，施工人员在板上行走较为频繁，而板上层的钢筋软且细，造成钢筋发生弯曲变形、下沉，混凝土保护层发生破坏，产生结构裂缝。
3.2温度裂缝
3.2.1 水泥水热化
大体积混凝土的施工面积较大，缺乏良好的导热性，在混凝土浇筑后到硬化期间，水泥自身会释放大量的水化热；最高温度可达30℃。内部温度无法散失而不断升高，与外部形成了强烈的温度差，从而引起了拉应力，导致了混凝土裂缝的出现。
3.2.2施工环境温度影响
在寒冷的冬天，混凝土施工环境温度普遍低下，在混凝土浇筑施工中，内外温差非常大。尤其是大体积混凝土施工面积较大，其内部温度与浇筑温度的差异影响愈加明显，极易导致混凝土表面裂缝或者贯穿性裂缝的出现。
3.3 混凝土收缩变形产生的影响
简单来说，混凝土的收缩变形是指由于混凝土中水泥多余的水分挥发而导致的体积收缩。例如：在气候干燥的环境下，随着水分的快速蒸发，混凝土内部结构快速收缩，极易产生不规则的裂缝。
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3.4 混凝土养护工作不到位
大体积混凝土产生裂缝的另一重要原因在于混凝土的养护工作不到位。如若在混凝土施工结束后，没有在第一时间对混凝土进行覆盖薄膜保湿处理，受外界温度的影响，例如干燥、寒冷、大风等天气，混凝土水分将会快速流失，极易导致大量裂缝的产生。
4、混凝土有害裂缝
裂缝种类很多，其中宏观裂缝是能够避免的，并且不是只要存在裂缝就会带来危害。我们需要预防的是以下几种出现即会带来危险的裂缝：
（1）会破坏建筑物的使用功能的裂缝；
（2）裂缝会使外界有害因素侵入，导致建筑物使用寿命缩短的；
（3）会降低结构的刚度、强度、密实度等性能的裂缝；
（4）会损坏建筑物外观的裂缝；
（5）会导致工程事故发生的裂缝。
5、大体积混凝土裂缝的控制
5.1大体积混凝土的原材料选择和质量要求
大体积混凝土的原材料主要包括水泥、粗细骨料、混合料和外加剂。水泥作为混凝土的主要材料，应选用水化热较低的水泥来尽量降低单位水泥用量，因为裂缝产生的主要原因在于水泥水化产生的热量，在内部和外部产生温度应力而发生裂缝；粗细骨料的选择应符合JGJ52-2006《普通混凝土用砂石质量及检验方法标准》，骨料的选用应级配合理、粒形良好、质地均匀坚固，岩石的抗压强度与混凝土的等级之比不应小于1.5，同时降低温凝土的干缩；混合料和外加剂作为重要的辅助材料，在混凝土中如加入水泥重量0.25%木质素磺酸钙就能减少10%的拌合用水，从而降低水化热，并延缓水化热的释放速度，减缓水化热峰值的出现；在混凝土中掺入适量的煤粉灰可以代替部分水泥，减少混凝土的用水量，即减少了水化热，减少泌水和离析现象的发生。在混凝土中掺入混合料的主要目的在于减少水泥或者用水，减少水化热并延缓水化热的释放速度。而在混凝土中掺入外加剂，能够增加混凝土的结构密实性，补偿混凝土的干缩冷缩提高防渗能力，如加入UEA膨胀剂。
优化混凝土配合比，根据选用的原料，确定混凝土配合比。根据施工要求确定混凝土配置强度和施工坍落度；确定单位用水量，选择水灰比；确定混凝土砂率，计算单位混凝土粗、细集料用量；在高性价比的原则下，确定混合料和掺加剂的类型和用量；对理论基准配合比设计的结果进行试拌调整并确定试验室配合比。
掌握大体积混凝土的温度变化规律，对温度变化及时进行观测，在底板混凝土的上、中、下进行布点观测，及时了解温差对于混凝土质量的影响，便于采取相应的技术措施，防止混凝土开裂现象的发生。施工中严格执行《混凝土工程施工及验收规范》，满足表面和内部温差“不宜超过25℃”的要求。
5.2采用合理的施工方法
首先，混凝土的拌制过程中，要严格控制原材料计量准确，同时严格控制混凝土出机塌落度；要尽量降低混凝土拌合物出机口温度，拌合物可采取以下两种降温措施：一是送冷风对拌和物进行冷却，二是加冰拌合，一般使新拌混凝土的温度控制在6℃左右。
其次，在混凝土浇注、拆模过程中，要做好控制措施。浇注过程中要进行振捣方可密实，振捣时间应均匀一致以表面泛浆为宜，间距要均匀，以振捣力波及范围重叠二分之一为宜，浇注完毕后，表面要压实、抹平，以防止表面裂缝；浇注混凝土要求分层浇注、分层流水振捣，同时要保证上层混凝土在下层初凝前结合紧密；避免纵向施工缝、提高结构整体性和抗剪性能；尽量避开在太阳辐射较高的时间浇注；混凝土在实际温度养护的条件下，强度达到设计强度的75%以上，混凝土中心与表面最低温度控制在25℃以内，预计拆模后混凝土表面温降不超过9℃以上允许拆模。
5.3大体积混凝土的施工工艺
对大体积混凝土，采取分层分块浇筑方式施工，在第一层混凝土还未初凝前，浇筑上一层，振动棒应插入下一层50mm-100mm以消除裂缝，同时施工中要严格控制震动时间，防止石子下沉引起的混凝土结构不均匀；施工中注意分散混凝土的放热峰值。在混凝土初凝时粗抹面一次，在混凝土终凝前，进行第二次抹光，尽量消除混凝土表面的龟裂裂纹，防止建成后出现气温骤降而发生的开裂；施工现场应注意遮蔽，防止烈日暴晒混凝土表面；控制浇筑温度，使新拌混凝土的温度尽量控制在6℃以下，为达到温度要求，可采取水中加碎冰的方式；另处施工现场还应预埋冷却水管，用循环水进行人工导热，降低混凝土的内部温度，以减少水化热的释放。
大体积混凝土的养护需要注意保持一定的温湿度，混凝土浇筑成功后，在常规养护操作的基础上，采取措施控温、控湿，进行保温养护。
设置专门的保温养护岗位，委派专业人员执行规定养护程序，并记录好操作日志。良好的保温养护措施须能确保浇筑体的内外温差及降温速率不高于温控标准，当实测温度超出温控指标的限度时，查找原因，有针对性优化保温养护措施。混凝土浇筑完成后，要密切关注天气变化，适时采取合理的温控方法，确保混凝土表面与中心温差不高于25℃。为动态监控混凝土内部温度变化，以利于及时调整对应的养护措施，建立大体积混凝土基础测温机制，在断面的底部、中心和表面均匀布置采温点，表面布点上侧重中心轴线、边线和对角线。
保湿养护的持续时间不得少于14d，保温覆盖层的增减应根据温控指标的要求和实测情况确定，通常情况下应避免整体的一次性拆除，而是采用分层式的逐步拆除，只有当大气温度与混凝土表面的温差不超过25℃时，才可以整体拆除。保湿养护时，应保证塑料薄膜或养护剂完好无损，以充分保证混凝土表面的湿润度，保温覆盖层材料选取一般一塑料薄膜、麻袋、阻燃保温被为主。
6、结束语：
综上所述，伴随我国经济的迅速发展，工程建设发展进入新的时代。在我国节能减排的号召下，大体积混凝土的发展日益增多，但由于本身绝热温升高（此描述是否正确）和收缩的特性导致裂缝现象频繁，我们应该在符合质量要求的前提下选择合适的材料，提高大型混凝土的施工工艺，减少混凝土裂缝现象的发生，从而达到预期的工程目标。
参考文献：
[1]吕斌.大型机械化衬砌渠道混凝土早期裂缝的预防与控制[J].水利水电技术，2014，45（6）：63-64.DOI：
[2]于挺峰.浅谈大型混凝土裂缝与控制措施分析[J].城市建设理论研究，2011，（31）.
[3]廖宏志.大型重力式沉箱码头胸墙混凝土裂缝的认识与防治[J].城市建设理论研究，2012，（13）.
论文作者:王凯
论文发表刊物:《基层建设》2016年15期
论文发表时间:2016/11/3
标签：混凝土论文; 裂缝论文; 体积论文; 水化论文; 应力论文; 温度论文; 温差论文; 《基层建设》2016年15期论文;