大體積混凝土裂縫控制技術在工程中的應用對策

王超

(中鐵十一局集團第一工程有限公司，湖北 襄陽 441104)

在社會經濟、科技高速發展的帶動下，現代建筑中對大體積混凝土施工提出了新的任務與要求，但大體積混凝土結構在結束澆筑后，水泥的水化熱量很大，水化熱在積聚到混凝土內部之后很難揮發掉，整個澆筑過程中，混凝土內部溫度也會隨之不斷提升，表面會快速散熱，進而導致內外產生極大溫差，給混凝土內部帶來一定壓應力，外部產生拉應力，導致不同程度裂縫的產生。對此，各施工單位應給予足夠重視，加強控制技術的應用研究。

1 大體積混凝土裂縫類型分析

（1）溫度裂縫。這種裂縫在大體積混凝土表面、溫差變化相對較大地區的混凝土結構中出現的次數相對較多。混凝土在結束澆筑之后，整個硬化過程中，水泥水化時會產生相對較大的水化熱。再加上混凝土的體積較大，其內部的水化熱在聚積起來后很難快速揮發掉，進而導致內部溫度迅速上升，而其表面的散熱速度則相對較快，進而導致內外溫差的產生。給混凝土內部帶來一定壓應力，外部產生拉應力，導致不同程度裂縫的產生。

（2）收縮裂縫。這類裂縫通常都可以劃分為貫穿裂縫與表面裂縫兩種，且一般呈現的都是網狀、且不規則分布的狀態，相對來講，其裂縫很小，但可能給工程結構性能帶來的影響卻不容忽視。這類裂縫之所以會產生主要是因為大體積混凝土在收縮過程中，其內部在釋放相應熱量的同時會產生相應的溫度梯度收縮應力，進而導致混凝土截面產生不同程度的變形、開裂等現象。一般情況下，表面裂縫的產生都是在混凝土成型后的三至四天，這時的混凝土抗拉強度相對較小，極易受到收縮應力帶來的影響，導致相應裂縫的產生。

（3）干縮裂縫。這種裂縫的產生通常都會受到水泥的成分與用量、集料的性質和用量、外加劑的用量等方面的影響。同時也是混凝土內外水分的蒸發程度存在一定差異，進而導致不同變形結果的產生。再加上外部條件帶來的影響，表面水分的損失通常都很快，再加上其形變較大，而內部的變形則相對較小。受到混凝土內部約束,表面干縮變形產生一定的拉應力，進而導致不同程度的裂縫產生。

2 大體積混凝土裂縫產生的原因

首先，內部水泥水化熱帶來的影響。大體積混凝土的界面通常都比較大，且用量非常多，水泥水化過程中，混凝土溫升作用極為顯著。再加上混凝土的導熱性能比較低，內部熱量很難快速散失，而外部則可以通過與周圍環境的接觸較快散失大部分熱量，所以才會導致混凝土各個部位之間不同溫度差、溫度應力的產生，其內部在產生一定的拉應力之后，混凝土便會出現不同程度的開裂現象。

其次，結束混凝土澆筑后帶來的約束作用。對于大體積混凝土結構來講，其澆筑作業結束后，因為結構功能，以及所處的結構部分各不相同，所以極易受到其他結構部位帶來的約束作用。也正是因為這種不同約束條件帶來的影響，混凝土結構的變形會是溫差、混凝土線膨脹系數的乘積。而在混凝土的膨脹系數遠遠高于混凝土的最高拉伸值之后,就會導致不同程度裂縫的產生。

最后，混凝土收縮變形方面的原因。混凝土的拌合水中，水泥水化只需要其中大約20%的水分，剩下的水分則是要確保混凝土在具體澆筑中可以產生足夠的和易性，剩下的80%的水分往往都是要蒸發的。進而導致混凝土在水泥水化過程中極易出現體積變形的情況，且一般情況下都是收縮變形，只有極少數才會產生膨脹變形的情況，由此可見，混凝土出現體積收縮現象的一個主要原因就是多余水分的蒸發。而在受到一定約束時，這種干縮收縮會產生一定的收縮應力。因此，對于大體積混凝土結構來講，為了避免溫度裂縫的產生，應對其溫度應力、整澆長度做出合理計算，然后對溫差和混凝土收縮所產生的溫度應力是否超過混凝土的極限抗拉強度進行驗算，以此來為是否要進行伸縮縫的預留研究提供有力參考。

3 大體積混凝土裂縫的控制措施

3．1 合理選材，優化配比

首先，要重視、優化原材料控制。對于水泥來講，要著重選擇粉煤灰水泥、大壩水泥等水化熱相對較低，其凝結時間較長的水泥。然后結合具體情況開展水泥的水化熱試驗，通過加強比較分析，結合工程實際情況來對低水化熱的水泥進行擇優選取；對于粗骨料來講，應合理引用5~31.5mm連續級配碎石，其中針片狀顆粒的含量不能高于10%，含泥量要合理控制在1%以內。而在細骨料方面，要選擇質量相對較好的中粗河砂，并將含泥量合理控制2%以內。對于細度模數應結合具體情況合理控制在2.3~2.7mm。在粉煤灰的選擇上，作為一種優質的摻合料，粉煤灰的選用上一定要保持一級，一次來為低燒失量提供有力保障；而對于水，要盡可能達到飲用水的標準。外加劑要著重選擇緩凝高效減水劑。

其次，結合工程特點來對配比做出合理改善。

一方面，要結合具體情況，盡可能減少水泥用量。在為混凝土強度提供有力保障的基礎上，盡可能減少水泥用量是當前引用最廣泛且最可靠的一項控溫措施，水泥用量要結合具體情況合理控制在350kgm3；

另一方面，針對粉煤灰來講，要實現合理摻用。在混凝土當中摻入適量的粉煤灰主要是為了其中的部分水泥能夠被取代，進而使得水泥用量、水化熱能夠得到有效降低，且可以有效充當填充材料。具體用量一般都是水泥用量的30%~40%之間。此外，要注重高效減水劑的有效摻和。對于混凝土來講，高效減水劑的合理摻和能夠取得雙重效果，既可以緩凝混凝土，也能夠使得水化熱峰值得到合理推遲，同時，混凝土表面溫度梯度也能夠得到盡可能減少。此外，水灰比在此過程中也能夠得到有效降低，最大限度地避免因為水灰比相對較大而導致塑性收縮的產生。

3．2 完善后期養護工作

大體積混凝土極易受到太陽暴曬和雨水，以及冷空氣等方面的襲擊，進而導致表面產生較大的溫度變化，引導不同程度裂縫的產生，所以，必須要重視、完善混凝土的各項養護工作。在結束混凝土澆筑之后，應結合具體需求，通過覆蓋物的適當增加，進行灑水養護。同時，對于冷卻水的供應要給予有力保障，充分重視、不斷完善保溫與保濕養護工作，以此來將內外溫差控制在合理范圍之內。此外，對于內部、表面測溫點的設置，應重視溫度觀測的合理增加，且要實現對混凝澆筑后溫度情況的時刻了解，實現對混凝土溫差變化的準確把握，從而將混凝土內外溫差有效控制在25℃以內。

3．3 重視冷卻水降溫

在混凝土內部可以進行冷卻水管的布置，鐵管大小要結合實際情況給予合理控制。在混凝土終凝之后，可以通過冷卻水的循環來促使混凝土內部溫度得到有效降低，進而使得內外溫差得到合理控制。

同時，還可以在混凝土內部進行測溫點的合理布置，進行測溫傳感器的埋設。基于測溫點來實現對混凝土內部各個測點溫度具體變化的合理掌握，以確保可以實現對冷卻水流量的及時有效調整，進而使得混凝土內外溫差能夠合理控制在25℃以內。結合冷卻水自較熱中心區向邊區流動原則，在與混凝土中心處較近的位置來進行進水管口的合理設置，然后將出水管口合理設置在混凝土邊區的位置。進出水管口都要合理引出混凝土頂面以上。同時還要注意與每層水管的垂直進出水口錯開，結合實際情況合理調節水管流量的水閥、測流量設置在出水口的位置。

在進行冷卻水管的安裝時，對于鋼筋骨架、支撐析架的固定牢靠性應給予充分保障，避免混凝土澆筑過程中，水管因為變形或者是脫落而導致漏水、堵水現象的產生，同時還要做好各項通水試驗，在混凝土終凝之后，才可以進行通水循環。此外，還要及時引用溫度計來進行進出口水溫的測量，結合工程具體情況，對水管流量，以及進出水的溫差做出合理控制，為水溫、混凝土內部溫差可以有效控制在20℃以內提供有力保障。

4 結語

綜上所述，大體積混凝土施工中，因為物理、化學屬性而產生不同程度的裂縫，不僅會給各事故環節產生質量問題，也會在不同方面給工程結構帶來不利影響。大體積混凝土的屬性雖然屬于客觀存在，但通過各類先進技術的科學引用、對材料配比的合理控制，對一系列約束條件的合理改善等措施，可以盡可能減少各種裂縫產生的機率，最大限度地避免各種損失的產生，結合具體情況，科學引用各種先進技術來有效控制裂縫。