张冠杰
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摘要：混凝土施工属于主体结构的重要施工环节，对于整个工程施工质量具有较大影响，其中大体积混凝土裂缝属于施工期间常见问题之一，一旦发生大体积混凝土裂缝，将会影响到整体混凝土结构的稳定性及可靠性，为此，必须对此问题加以控制。本文从大体积混凝土裂缝表现入手，对其出现的原因进行了深入分析，最后提出此问题的控制策略，为土木工程中的混凝土施工管理提供参考意见。
关键词：土木工程；大体积混凝土；裂缝控制
引言
大体积混凝土工程具有体积大、施工条件复杂、容易产生裂缝等特点。所以，大体积混凝土除了必须满足强度、刚度、整体性和耐久性要求外，还存在如何控制温度应力，防止混凝土产生变形裂缝等问题。
1大体积混凝土结构裂缝几种常见类型
裂缝是混凝土结构施工过程中所易出现的普遍性问题之一，尽管实际施工中对于混凝土结构的设计是以承载能力极限状态为基础的，但裂缝却是多数工程正常使用标准的主要控制因素。因此，要想有效减少和避免裂缝的产生，了解大体积混凝土结构裂缝的类型是必要前提条件。根据现代混凝土试验研究和施工实际经验案例总结，大体积混凝土结构裂缝主要包括以下几种类型：①宽度不小于0.05mm、肉眼可见的表面裂缝、贯穿裂缝和深层裂缝。表面裂缝是指在混凝土构件表面所产生的裂缝，多由内外温差所致，一般发生在大体积混凝土结构浇筑初期；贯穿裂缝是切断结构断面、贯穿于整个构件截面的裂缝，对大体积混凝土结构的耐久性、稳定性和防水性等性能具有严重负面影响，由体积变形、温差和边界条件约束等多因素引起；基础约束范围内的混凝土大面积处于拉应力状态下时容易发生深层裂缝。②宽度小于0.05mm、不可见的骨料裂缝、粘着裂缝和水泥石裂缝。存在于骨料本身的裂缝即为骨料裂缝；存在于骨料周围和水泥石粘面上的裂缝即为粘着裂缝；存在于骨料间水泥浆中的裂缝即为水泥石裂缝。前者主要受外部因素影响较大，而后者则受材料本身影响较大。
2大体积混凝土裂缝产生的原因
2.1水泥水化热
在水泥水化硬化的过程中，在最初的几天里，大量的水化热产生，混凝土的温度上升，水泥中会产生很大的热量，大体积混凝土的体积大，热量分散比较困难。随着混凝土在水化过程反应的结束，混凝土内部温度由高温逐渐向低温进行冷却阶段，但是混凝土内部的热量一般无法通过空气排出，只能通过与混凝土接触的地表排出，因此混凝土内部必然会存在冷热不均匀的情况，这样就会出现温度差，温度差异会造成大体积混凝土内部出现约束力，导致混凝土内部热胀冷缩，随着混凝土龄期的增加，拉应力变大，混凝土就会出现裂缝现象。同时，混凝土中的温度会急剧上升。通常对混凝土浇筑完成后，在3d～5d内温度会上升到最大值，表面温度与内部温度有很大的不同，所以会有温差变化。温度变形程度大于混凝土粘结变形程度，会引起混凝土裂缝，进而引起桥梁施工质量问题。
2.2温度上升速度
混凝土浇筑后水泥在水化过程释放较大热量，促使混凝土内部温度快速上升，一般条件下，混凝土浇筑后的一周之内，在水泥水化进程中，温度会上升到峰值，但基于其自身散热性能较差，峰值会持续一个较长时间，一般会在10天之后下降到正常温度。另外，混凝土导热性能较差，初期浇筑混凝土弹性模量与强度较差，其快速升温情况难以控制，导致混凝土弹性模量持续上升，也会增加混凝土内部温度收缩控制力。基于此，大体积混凝土浇筑后，若未能够制定有效的温度控制策略，将会导致裂缝的形成[3]。
2.3收缩变形
浇筑混凝土后容易产生塑性变形。混凝土里有很多气泡，如果混凝土湿润程度不佳，异常干燥，会使水分蒸发，造成干燥收缩。通常情况下，大体积混凝土的表面干燥速度很快，这一原因也容易导致大体积混凝土开裂。
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3大体积混凝土结构裂缝的控制措施
3.1优化混凝土结构设计
由前面介绍可知，大体积混凝土具有构件尺寸大、钢筋用量多的特点，且不同工程项目施工难度、混凝土结构设计、技术要求不同。而实际案例表明，对大体积混凝土结构进行科学、合理设计，是减少裂缝出现的一个基本保障。优化大体积混凝土结构设计，具体可以从两方面入手：①对钢筋进行合理配置。考虑造成裂缝的各种因素进行补偿配筋，按照密配筋、小直径的原则增加配置构造钢筋，使构造钢筋具备温度筋的作用，从而进一步提高大体积混凝土的抗裂性能。②采用永久性伸缩缝设计方法。该种设计方法在实际应用中能够有效减弱约束应力。按照国家相关设计规范要求，对大体积混凝土的结构框架、剪力墙结构、伸缩缝等进行合理设计，降低由结构设计不合理所引发的大体积混凝土结构裂缝可能性。同时，在结构设计上还应融入一些有效的裂缝预防措施，进一步减少大体积混凝土裂缝的出现。
3.2对原材料的要求
水泥：大体积混凝土应选用水化热低、凝结时间较长的水泥，优先采用中低热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥等。水泥的质量要稳定，体积安定性、胶砂强度、凝结时间、氯离子含量、氧化镁含量等技术指标应符合《通用硅酸盐水泥》GB175-2007国家标准的技术要求。
3.3加强对大体积混凝土的温度监测
为了有效预防大体积混凝土出现裂缝问题，首先要加强对其温控监测。依次根据底部、中间、表面的监测顺序，科学合理的操作是非常重要的。在温度测量过程中，测量点之间的距离应根据国家的严格标准，控制在5m范围内，采取预留孔的形式，在每个测量孔上放置相应的监测点。选择测量工具时使用半导体液晶显示温度。混凝土温度测量时应注意温度的变化，如果温度较高(温差不小于23℃)，应采取措施降低混凝土覆盖率降低混凝土温度。具体的地方在冷却状态和混凝土温度不低于25℃时，必须采取合理措施。提高温度的方法是保持混凝土的温度，通过维护技术是为了增强混凝土的抗压强度，因此对于混凝土施工来说，此项技术非常重要。
3.4强化混凝土养护水平
在大体积混凝土浇筑施工后，需要对混凝土结构进行养护，将大体积混凝土裸露面积进行覆盖，同时尽量控制混凝土表面的散热速度，避免内部与外部温度存在过大差异，避免温度应力的出现。针对需一次性浇筑的混凝土结构，应选择防水隔热材料实现混凝土结构防护，控制材料温差。针对需要分层浇筑、配筋比较少的大体积混凝土结构，应选择不易于粘附在混凝土表层的ＰＶＣ发泡保温养护垫进行养护。
结束语
钢筋混凝土能使大型结构具有刚度大、整体性好、经济性强、施工便捷等优点。随着混凝土用量的增大，也会给施工期温度裂缝的控制带来一定的考验。大体积混凝土裂缝出现的原因包括内部与外部温差过大、升温速度过快等，为对混凝土裂缝加以控制，需要选用水化热较低的水泥，同时还应控制混凝土温度变化、加强保温保湿处理，以有效避免裂缝的产生。
参考文献
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[2]林一,王凯,高荣雄.大体积混凝土裂缝控制研究[J].土木工程与管理学报,2011,28(03):35-39.
[3]胡章贵.大体积混凝土温度裂缝的成因与控制[J].中国科技信息,2011(08):78-79.
[4]张心斌,SimonChen,程大业,张忠.大体积混凝土裂缝控制[J].工业建筑,2010,40(01):1-4.
[5]曹可之.大体积混凝土结构裂缝控制的综合措施[J].建筑结构,2002(08):30-32.
论文作者:张冠杰
论文发表刊物:《防护工程》2018年第25期
论文发表时间:2018/12/4
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