吕鹏1 屈磊2
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摘要：影响大体积的混凝土结构的安全性的重要因素之一便是裂缝。并且大体积混凝土裂缝也是在土建工程中常见的问题。因此，对大体积混凝土的裂缝进行相关的控制十分重要并且必要的。可结合实际情况，并从提高混凝土的拉伸强度、减小收缩度、对混凝土的水化升温进行控制等方面入手。本文简述了导致大体积混凝土裂缝的原因和裂缝的分类，并提出一些控制大体积混凝土裂缝的措施。
关键词：产生原因；水化升温；温度控制；拉伸强度
随着社会的进步与发展，以及现代化建设的开展，对于建筑的规模和质量等都提出了更高的要求。在土木工程中开始广泛使用大体积混凝土。但是大体积混凝土具有单次混凝土浇筑量大、体积大、工程复杂等特点，因此容易出现裂缝。较轻程度的裂缝对混凝土的耐久性会产生影响，程度较重的裂缝则会对混凝土的力学性能产生影响，进而削弱混凝土的承载能力与整体性，加剧建筑的老化程度。所以，对于大体积混凝土裂缝的相关控制，可以有效提高混凝土的使用性能，进而保障建筑的使用寿命。
一、大体积混凝土的定义
目前尚无准确的大体积混凝土的定义。通常意义上讲的大体积混凝土为王铁梦曾在《工程结构裂缝控制》中指出的“在民用以及工业用等用途的建筑结构中，现浇设备基础、地下构筑物、以及连续墙式结构等易受温度、收缩应力等因素的影响，从而产生裂缝的结构，称之为大体积混凝土结构。”
二、大体积混凝土裂缝产生的原因和分类
一般来讲大体积混凝土具有如下的特点：因混凝土自身属于脆性材料，所以抗拉强度仅占抗压强度的十分之一左右。因大体积混凝土具有较大尺寸的断面，在水泥的水化热的影响下，内部的温度会急剧上升。并在后续的降温中受约束条件的影响，产生较大的拉应力。因大体积混凝土一般只在表面进行少量钢筋的配制，或不配置钢筋，所以，通常是由混凝土本身承担拉应力。
1.水泥水化热的影响
水泥在浇筑后的七分钟左右，会因为水化而产生大量的热，通常为每克水泥放出500J的热量。设水泥用量为350Kg/m3～550 Kg/m3，则有17500KJ～27500KJ的热量被每立方米的混凝土放出。进而使混凝土内部的温度升至70℃及以上。在大体积混凝土中该现象十分普遍，且影响巨大。混凝土外部与内部具有不同的散热条件，内部的温度相对更高，因此形成了温度差。致使表面有拉应力，内部有压应力，当表面的拉应力大于混凝土的抗拉强度，会导致裂缝出现。
2.混凝土的收缩
混凝土的收缩是指混凝土与空气接触，发生硬结使体积相对减小。这种体积变化属于混凝土的自发变形，是不受外力影响就发生的现象。当混凝土的收缩受到外部条件如钢筋、支撑等的约束时，会使混凝土产生拉应力，进而出现裂缝。其中温度收缩、干燥收缩、塑性收缩是导致混凝土裂缝的三种常见原因。水泥石在水化、凝固、硬结的时候体积发生相应的变化为硬化的初期。混凝土内部的自由水分进行蒸发导致混凝土的变形、干缩为硬化的后期。
3.外界气温湿度变化的影响
气温条件的变化，对大体积混凝土裂缝的控制起着重要影响。水泥水化热、绝热温升、浇筑温度、散热温度等叠加起来是混凝土内部的温度。其中外部的气温条件与浇筑温度二者成正比，外部的气温越高，混凝土浇筑的温度就越高，并且外部气温越低，混凝土内外的温差越大。外部温度下降速度过快，会导致混凝土出现温度应力，进而导致混凝土出现裂缝。同样的，外部的湿度也会影响到大体积混凝土裂缝。适度的降低会使混凝土的干缩程度加剧，进而产生裂缝。
4 大体积混凝土裂缝的分类
按形成的原因可将大体积混凝土裂缝分为安定性裂缝、温度裂缝、收缩裂缝。按空间的尺度可将大体积混凝土裂缝分为表面裂缝、深层裂缝。按照时间可将大体积混凝土裂缝分为早期裂缝、后期裂缝。按危害程度可将大体积混凝土裂缝分为表面裂缝、贯穿裂缝。
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三、大体积混凝土裂缝控制措施
1.降低水泥水化热和变形
选择火山硅质硅酸盐水泥、复合水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰水泥等具有中水化热或低水化热的水泥品种进行混凝土的配制。根据混凝土后期的强度，对每立方米中混凝土的水泥的用量进行合理的减少。选择级配良好、粒径较大的粗骨料，掺和相应的缓凝剂、减水剂或粉煤灰等掺合料，对砂石的含泥量要严格控制，对水灰比进行合理的降低，从而减少水泥的用量，有效降低水化热。还可以采取强制手段实现水化热温度的降低，如事先埋入冷却水管，并在其中通进循环冷却水。将数量不超过总数20%的大石块掺入钢筋较少或没有钢筋的大体积的混凝土里，减少混凝土中水泥的用量，从而降低水泥水化热。还可以将膨胀水泥、微膨水泥加入混凝土中，促使混凝土进行补偿性的收缩，降低温度应力。如果大体积的混凝土在平面上的尺寸较大，可选择后浇带，既有效减小温度应力、外应力促进散热，还可以降低内部温度，避免内外温差过大。
2.降低混凝土温度差
避开温度过高的炎热、干燥的天气，并选取一天中温度适合的时间，进行混凝土的浇筑。在夏天普遍温度过高的时候，搅拌混凝土可以选择冰水、温水以减小浇筑温度。利用遮阳设备覆盖骨料、运输工具等相关设施可以有效避免阳光直射有效将混凝土拌合物的入模温度降低。掺加木质素磺酸钙等缓凝型的减水剂。并采取加强模内的额通风程度等相应的措施，在混凝土入模时有利于膜内温度的快速散发。
3.加强施工中的温度控制
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℃，当结构混凝土具有足够的抗裂能力时,不大于25℃～30℃。混凝土拆模时,混凝土的温差不超过20℃。
4.改善约束条件，削减温度应力
为减小混凝土的温度应力，课对垂直、水平的施工缝进行合理设置，并采取分块、分层的浇筑法进行大体积混凝土的浇筑工作，也可通过设置后浇带降低浇筑时的蓄热量，避免积聚水化热。用铺卷材、刷热沥青、平面浇沥青胶铺砂等方法设置滑动层在大体积混凝土的岩石地基与基础间，或后打的混凝土垫层与基础间。将30毫米至50毫米的聚苯乙烯泡沫塑料、厚沥青木丝板铺设在键槽、垂直面作为缓冲层，可以有效降低嵌固，从而对约束应力进行释放。
5.提高混凝土的极限拉伸强度
对于级配良好的粗骨料的含泥量要进行严格的控制，才能对混凝土的振捣进行有效的加强，具备更好的抗拉强度与密实度，降低或避免混凝土的收缩变形。保障施工的质量。用二次振捣法、二次投料法进行混凝土的浇筑，并且浇筑完要及时清理混凝土表面产生的积水，使混凝土的早期、相应的龄期的弹性模量与抗拉强度得到提高。将适当的温度配筋设置在大体积的混凝土的基础内，如增加斜向构造配筋在截面突变、转折处、顶板、孔洞转角、底、墙转折处和周边。对集中应力进行改善，避免产生裂缝。
四、结语
应掌握大体积混凝土产生裂缝的原因，并根据具体的情况，制定相应的施工手段。在施工前做好准备工作，对于材料的选择以及施工细节要格外重视。充分考虑到施工时外部的温度与湿度，选择适当的时间进行混凝土的浇筑。避免混凝土干缩。在选择材料、施工技术、以及施工后续的维修养护等环节考虑各个因素会产生的影响。降低水泥水化热、降低混凝土内外温差、消减混凝土的温度应力、并将混凝土的拉伸强度提升，切实有效的做到对大体积混凝土裂缝的相关控制。
参考文献：
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[4]许丽丽. 大体积混凝土裂缝控制措施探析[J]. 中国标准化, 2016(24).
论文作者:吕鹏1,屈磊2
论文发表刊物:《防护工程》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/23
标签：混凝土论文; 裂缝论文; 体积论文; 温度论文; 水化论文; 应力论文; 水泥论文; 《防护工程》2018年第8期论文;