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摘要：城市的飞速发展让大体积混凝土结构在建设中运用的越来越普遍，然而其存在的裂缝问题也是人们关注的话题。在实际工程施工中为了避免混凝土裂缝的产生，大多采取设置后浇带、伸缩缝和“跳仓法”，必要时预埋冷却管的措施，对于大体积混凝土本身的性能往往不够重视。在大体积混凝土抗裂性能评价方面，抗裂指标大多数是根据混凝土不同的用途提出来的，考虑的侧重点各有不同。因此合理的抗裂评价指标、切实有效的抗裂评判方法在大体积混凝土设计和应用中尤为重要。
关键词：大体积混凝土，绝热温升，抗裂评价，抗裂安全度
1.混凝土工程相关概念辨析
1.1大体积混凝土定义
随着时代的进步、人们对生活要求的提高，建筑行业发展趋于大规模化，城市建设对大体积混凝土结构工程的需求越来越大，其更是在高层建筑、桥梁、地铁、水工中得到广泛应用。混凝土材料的缺点在于抗拉强度低、延伸率微小、易产生收缩，破坏形式为脆性破坏，在使用过程中存在不同程度的裂缝问题。裂缝的存在必然会造成混凝土的透水渗漏；常见的混凝土耐久性病害如：硫酸盐侵蚀破坏、氯盐侵蚀造成的钢筋锈蚀等都是由于腐蚀离子渗入混凝土内造成的，这些裂缝给腐蚀离子进入混凝土内部提供了通道，从而加强了对混凝土结构的腐蚀，缩短了混凝土的使用寿命危及建筑物的使用寿命。因此，如何去控制混凝土裂缝产生是整个行业一直关注的重要课题。大体积混凝土的定义没有统一的规定，但都是从尺寸、水化热及控制措施角度给出的。美国混凝土协会（ACI）对大体积混凝土的规定：任何就地浇筑的混凝土，其尺寸之大，必须要求采取措施解决水化热问题以及随之引起的大体积变形问题，以最大限度减少开裂。我国《大体积混凝土施工技术规范》（GB50496-2009）规定：实体最小几何尺寸不小于1m的混凝土结构，或预计会因水泥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均为大体积混凝土。王铁梦在《工程结构裂缝控制》中对大体积混凝土的定义为：普通工业与民用建筑中，容易由温度应力和收缩应力引发裂缝的混凝土结构，如现浇的连续墙、地下构筑物及设备基础等结构。从国内外阐述大体积混凝土的概念中我们可以看出，混凝土结构需要满足以下三点才能称为大体积混凝土：（1）结构几何尺寸大，厚度大于1m；（2）结构内部水化热大而造成体积变形产生裂缝；（3）对于这些有害裂缝需采取有效措施控制、解决。从上述要点我们可以很直观地看出引起大体积混凝土开裂的问题所在以及需要研究的重点。
1.2大体积混凝土开裂原因
裂缝治理专家王铁梦认为：变形是造成混凝土裂缝的原因，常见的混凝土变形有温度变形、收缩变形、沉降变形等等，这些变形造成的裂缝问题占全部裂缝的80%以上。对于变形引起的裂缝研究涉及混凝土结构设计、施工、养护、服役环境等诸多因素。
1.3大体积混凝土开裂研究现状
大体积混凝土是时代的产物，随着生产技术和施工技术不断提高，建设领域的逐渐扩大，大体积混凝土这项施工技术在国内外迅速推广，广泛应用于各个工程领域中。大体积混凝土最早是应用在基础大体积混凝土上，随着基础大体积混凝土施工技术发展，基础大体积混凝土越来越大的同时，工程师发现其的裂缝与其体积有关。自此，人们开始关注大体积混凝土的裂缝控制问题，通过大量研究逐渐认识到，胶凝材料水化热引发的温度应力是造成大体积混凝裂缝的罪魁祸首。美国最先开始对大体积混凝土结构全面的研究，并从水化热、温度控制、施工工艺等方面开发了多种技术措施。近几十年来，国内外的诸多学者从不同方向去深入研究如何去控制大体积混凝土结构的裂缝产生，有的从设计上提出设置后浇带来控制混凝土收缩变形，进而控制其裂缝产生；也有的提出了一些施工措施以及温控措施。目前对大体积混凝土应用研究主要表现在混凝土组成材料的性能、配合比以及养护降温等方法的研究，施工过程中合理布置、沉降缝、伸缩缝主要技术措施。
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1.4抗与放的设计
大体积混凝土的质量施工一直就是施工项目的基础，而且对于大体积混凝土而言，“短期合格”的现象时有发生，甚至是在工程验收之后，突然因为地区的地理、天气因素，发生裂变，给整个工程带的施工的质量问题和安全隐患，因此，必须要结合现代科技手段有效地处理和防止，而“抗”与“放”的设计原则就是对于大体积混凝土处理的一个典型代表，是王铁梦教授结合设计、施工、材料、地基、环境等条件，运用综合研究方法提出的大体积混凝土裂缝控制措施，在工程界得到了广泛的认可。在“抗—放”原理中，“放”是利用结构的位移释放能量；“抗”是利用混凝土的抗拉性能吸收能量，表征混凝土抗拉性能的指标主要有抗拉强度和极限拉伸变形。在工程实践中，大多采用设置混凝土后浇带和伸缩缝的方法来达到“放”的效果，位置宜选在结构受力最小处，为了解决层间沉降以及混凝土收缩变形不均匀产生的裂缝问题，将结构分成若干部分，减小结构面之间的相互约束，待各构件内部收缩结束，强度达到设计要求后再用比其强度高一级的膨胀混凝土将其浇筑成整体；同时在实际施工中按照合理的浇筑方案和正确的振捣方式等也是其设计的原则之一。
2.混凝土抗裂方法浅析
随着混凝土结构对耐久性能的要求逐渐提高，高性能混凝土在大体积结构中的应用越来越广泛。根据实际工程需要设计低水化热混凝土、高韧性混凝土、大变形混凝土等适应不同场合的应用需求，这必将是未来大体积混凝土工程材料的发展趋势。常见的抗裂方法主要有一下几种：
大掺量矿物掺合料可降低早期混凝土的强度和弹性模量，对后期混凝土的强度和弹性模量均有提升，30%粉煤灰+10%矿粉，30%粉煤灰+10%偏高岭土的复掺组效果比单掺40%粉煤灰好，30%粉煤灰+10%偏高岭土的复掺组效果最优。（2）大掺量矿物掺合料可降低混凝土水化热，其中单掺40%粉煤灰对总绝热温升值的降低幅度最大；30%粉煤灰+10%矿粉，30%粉煤灰+10%偏高岭土的复掺组对混凝土早期绝热温升的延迟效果更好，有利于降低温度变化引起混凝土开裂的风险。（3）大掺量矿物掺合料增加了混凝土的收缩率，其中30%粉煤灰+10%偏高岭土复掺组最高，单掺40%粉煤灰组最低。（4）大掺量矿物掺合料显著提高了混凝土的耐久性，提升效果由高到低依次为30%粉煤灰+10%偏高岭土组、30%粉煤灰+10%矿粉组、40%粉煤灰组。（5）适量掺入聚丙烯纤维可提高早期混凝土的劈裂抗拉强度和弹性模量，降低混凝土的收缩率，聚丙烯纤维掺量为0.6kg/m3时，可提高混凝土的耐久性能。（6）膨胀剂可延缓混凝土的强度增长，降低混凝土的水化热，降低绝热温升值，同时降低混凝土的收缩率，提高混凝土的耐久性能。
3.总结
随着科技的而进步与发展，建筑施工的技术和方法越来越现代化和科技化，而对于大型混凝土工程来说，需要我们从防裂抗冻出发，保证施工质量。实践证明：“低温升、减收缩”的混凝土性能优化思路是正确的，对大体积混凝土的抗裂安全度预测准确有效；配合合理的施工措施可以有效控制大体积混凝土的裂缝开裂情况。
参考文献：
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论文作者:刘昌明
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第24期
论文发表时间:2018/11/17
标签：混凝土论文; 体积论文; 裂缝论文; 水化论文; 粉煤灰论文; 混凝土结构论文; 工程论文; 《建筑模拟》2018年第24期论文;