浙江省送变电工程有限公司 浙江杭州 310020
摘要：由于混凝土是一种由多种材料经过混合而成的非均质脆性材料，因此大体积混凝土结构在建造和利用时会出现裂缝，这其实是大体积混凝土建筑广泛存在的现象。只要了解裂缝的产生的原因，然后结合实际的工程，在混凝土配合比、钢筋配置、温度控制和材料选择方面把控好，可以有效控制变电站主设备基础工程大体积混凝土的裂缝的产生，提高工程质量。文章着重从设计、材料、施工三个方面入手提出工程改善措施。
关键词：变电站；大体积混凝土；裂缝成因；温度应力；预防措施
引言：
因为混凝土具有受压性能好、耐久性好、维护费用低、耐火性良好、可模性好和整体性好的优点，所以变电站主设备基础工程大多采用混凝土混合钢筋的模式建造，但是大体积混凝土结构中存在微空隙、气穴和裂缝，经过荷载和温差的作用过后容易产生大面积裂缝，影响建筑物的使用，因此需要采取可靠的技术对裂缝进行控制。
1 大体积混凝土裂缝产生机理分析
变电站主设备基础工程混凝土结构多处在外部环境下，因此以下几种因素容易使建筑物产生裂缝。
1.1 水泥水化热
大体积混凝土的入模温度和水泥水化热的温升叠加是控制混凝土内部温度的主要原因，所以要合理控制水泥水化热。因为变电站主设备基础工程大体积混凝土的截面面积比较大，水泥水化热会聚集到混凝土内部，难以消散，致使大体积混凝土内部温度急剧升高，但是混凝土的表面散热却非常快，因为混凝土的内部和外部的受热程度不同，导致混凝土表面产生拉应力，如果拉应力过大，当超过抗拉强度时就会导致裂缝的产生。
1.2 混凝土收缩
在建造完成后，大体积混凝土会慢慢的硬结，混凝土的体积也会变小，因此会受到约束力，混凝土内部也会相应的出现拉应力，导致混凝土出现裂缝。而且当混凝土浇筑完成后，混凝土中的自由水和结合水会释放出来达到一定的平衡来保证混凝土的硬度，但是在硬化的初始阶段混凝土会因为碳化而干缩变形，因为大体积混凝土表面和内部硬化的速度是不一样的，外部干缩的较快而内部干缩的较慢，由于内外热的不均衡容易产生拉应力，而且当拉应力超过抗拉强度时，就会出现裂缝。
1.3 环境温度变化
外部环境的温度变化也是导致混凝土出现裂缝的主要因素。尤其是在冬季施工的工程，由于温度较低，受环境的影响也就变大了，所以大体积混凝土结构就十分容易出现裂缝。而且在建造完成后，会受到四季温度变化、昼夜温差等多方面气候因素造成的影响，从而容易产生形变，出现较大的裂缝，使得工程寿命降低。
2 变电站大体积混凝土裂缝控制措施
大体积混凝土裂缝的预防工作还可以从下面两个方面进行解决。其一：可以通过减小温度应力的方法控制裂缝的产生。其二：通过提高混凝土的抗裂能力的方式降低裂缝的产生率。控制混凝土结构温度裂缝的产生不能仅仅依靠某一部分去改善混凝土的裂缝产生情况，还需要结合变电站的地理位置，资金情况等多重因素，进行全面且细致的综合性规划，以达到控制裂缝产生的目的。
2.1 设计方面
2.1.1 优化基础平面布置
因为变电站主设备基础的布设十分复杂，设备的受力点特别多，并且对基础沉降的要求也十分高，所以变电站主设备基础的设计和材料选择既要满足工程质量的要求又要考虑资金，而且要尽量使平立面规平整、规则、简单，降低截面的突变，减少应力集中。而且变电站主设备基础工程大多是超长的建筑结构，可以通过合理布设后浇带，预设伸缩缝等方法对基础进行分离，降低温度应力的作用。
2.1.2 选用中低强度混凝土
建造变电站主设备基础这种大体积混凝土结构要合理的选用混凝土类型，因为其强度越高，用量越多，水泥水化热也就越高，其抗裂性能也就越低。结合以前的工程经验，如果不对建筑物采取具有针对性的控制措施，裂缝则更加容易出现。而且变电站主设备基础竖向受力居多，所以在充分满足足够荷载和耐性的情况下，可以选用不易产生裂缝的中低强度混凝土。
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2.1.3 优化钢筋配置
变电站主设备基础面层的混凝土结构大多直接呈现在外部环境下，受阳光和温度变化的影响也更大，所以也更易产生缝隙，所以还需要在混凝土中添加钢筋，来增加韧性，一般选择细而密的构造钢筋和温度筋并用，在优化钢筋配置的过程中还要将可操作性纳入考虑范畴，其次钢筋直径也不能选择过于细的，否则会影响建筑物的强度。另外还可以在大体积混凝土结构的转角和截面突变部位加入适量的钢筋，可以起到减少裂缝的产生的作用[1]
2.1.4 有限元模拟
根据事先确定的建造方案、建造材料的选取和外部环境对建筑的影响等方面对工程进行有限元模拟，获取混凝土的温度应力分布数据和温度变化情况，然后制定出合理的措施，以保证工程的质量。
2.2 材料选择方面
2.2.1 优化混凝土配合比
在满足相关标准的条件下，还需要具体根据当地的气象条件、地理位置和物料情况，多次进行混凝土的配合比试验，寻找合适的、科学的配合比，从混凝土方面降低裂缝产生率。
2.2.2 减小水泥用量，选择低水化热水泥
混凝土裂缝的出现原因主要是水化热造成的，所以混凝土要尽量选择低热矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥这类的低水化热的水泥，建造过程中在保证整体安全的前提下也要适当的减少水泥的使用量，来降低水泥水化热所产生温升对工程的影响。
2.2.3 掺加粉煤灰
可以在胶凝材料里面加入适量粉煤灰来替代部分水泥的作用，达到减少水泥用量的目的，进而降低水泥水化热的产生，而且还可以提高混凝土的和易性。而且粉煤灰会发生火山灰反应，火山灰反应还具有改善混凝土内部的孔结构的作用，减少混凝土的孔隙，使其变得更加致密，更加结实，以提高其抗裂能力。
2.2.4 掺入外加剂
可以在大体积混凝土中掺入适当的缓凝剂和减水剂，来控制凝固时间和水灰比，缓凝剂起延迟放热峰值的作用，以延长混凝土的散热时间；减水剂可以有效的降低水灰比、降低水泥的用量，降低水化热的产生。而且在混凝土中掺入抗裂纤维，还可以有效的提高混凝土的抗裂能力[2]。
2.3 施工工艺
2.3.1 大体积混凝土的浇注
大体积混凝土可以采用分层连续浇的方式，以加快大体积混凝土的散热速度，降低拉应力的作用，而且混凝土的摊铺厚度需要依据其和易性和使用振捣器可达最大深度来设定，但是不能太厚，为了防止凝固需要缩减层与层之间的间隔时间，在上一次凝固之前，迅速将次层混凝土浇注完成。为了保证质量，浇注需要选择在温度较低的环境下进行。
2.3.2 大体积混凝土的的养护
保温养护是保证大体积混凝土成品质量重要因素，综合考虑现场气候、施工环境，根据温控指标的要求，因地制宜的采取合适的养护措施。变电站主设备基础因为大部分在地面以上，混凝土浇筑后需要及时覆盖，一般采用性价比高的袋充当保温材料，不要长期暴露在风吹日晒的环境中，所以要制定合理且有效的应急预案，来应对拆模后气温骤降等突发情况。冬季施工时还要搭设挡风保温棚，棚内的温度和湿度要根据天气情况保持在一定范围内[3]。
2.3.3 温度监测
可以通过监控大体积混凝土的温度来有目的、有方向的控制裂缝的产生，利用计算机软件模拟混凝土的出机温度、入模温度、内部温度峰值、内外温差、降温速率、外部环境温度等多重指标，在计算机上模拟裂缝产生，寻找最合适的温度监控方案，建造完成后还需要对上述各项指标进行实时监控，通过调整和控制混凝土的温度变化来降低裂缝的产生。
3 结论
总而言之，大体积混凝土结构产生裂缝的原因很多而且机理特别复杂，而且裂缝的产生不仅会降低变电站的抗压性能和抗渗性能，留藏很大的安全隐患，而且会影响后期变电站的安全使用，变电站主设备基础长时间的暴露在外部环境下还容易导致钢筋的锈蚀和混凝土的碳化，使建筑材料的耐性降低，降低其荷载能力，这个问题是可以控制的，只要控制好水泥水化引起的温度变化，就可以有效的解决混凝土裂缝的质量问题。
参考文献：
[1]王佑.浅析变电站道路混凝土路面裂缝的产生和防裂缝措施[J].建材与装饰，2016（10）：256-257.
[2]李俊锋.防治变电站水泥混凝土路面裂缝的控制要点[J].山西建筑，2014，40（01）：156-157.
[3]姚自勇，侯昌明，黄锦林.变电站大体积混凝土施工质量控制措施[J].价值工程，2012，31（31）：49-51.
论文作者:陶长远,方骏
论文发表刊物:《防护工程》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/14
标签：混凝土论文; 裂缝论文; 变电站论文; 体积论文; 主设备论文; 水化论文; 温度论文; 《防护工程》2018年第27期论文;