大體積混凝土施工的裂縫控制探討

胡鵬飛

（成都市恒輝商品混凝土有限責任公司，四川成都610100）

我國建筑行業迅猛發展，但是混凝土裂縫問題卻時有發生。混凝土產品的抗拉強度比較低，在受力不均的情況下容易產生裂縫，從而影響整體承載力。越來越多的大體積混凝土裂縫問題引起社會廣泛關注。本文將分析大體積混凝土裂縫出現的原因，并提出相應的防治措施。

1 大體積混凝土裂縫產生機理分析

1.1 大體積混凝土概念

對于現場建筑的混凝土結構而言，其尺寸往往很大，考慮到水泥水化熱不容易消散，同時受到外部氣候影響，所以，這種混凝土結構溫差變化較大，進而使得收縮裂縫時有發生，為規避收縮裂縫的產生可以采用一些相應措施，相關構造即為大體積混凝土。由于大體積混凝土的斷面面積不同，所以，零件強度與配筋數量存在差別。

1.2 大體積混凝土裂縫產生機理

在工程作業過程中大體積混凝土出現溫度裂縫的根本原因是內部應力增加，由于內部溫差的存在，使得一些質點出現約束阻礙，一旦溫度應力達到混凝土承受限值，裂縫將會產生。實際上，所有混凝土構件都或多或少存在微觀裂縫，只要微觀裂縫不影響混凝土承載力，裂縫對混凝土的質量影響可以忽略不計。然而，當微觀裂縫發展為宏觀裂縫后，最終將形成貫穿裂縫，直接降低混凝土的使用性能。本節將分析產生裂縫的主要機理，進而為溫度裂縫的技術控制提供依據。

1.2.1 水化熱影響

當混凝土處于硬化過程中，由于水泥的水化作用會產生大量熱量，進而導致混凝土溫度驟升。但是，在混凝土溫度升高時，混凝土并沒有完全硬化，因此，會在內部產生拉應力，這是產生裂縫的主要原理。

1.2.2 內外約束影響

混凝土在前期升高時會出現變形情況，該形變量通常在外部約束面的約束下不會擴展，但是會在接觸面產生壓應力。因為早期混凝土基座不牢，所以，壓應力相應較小。然而隨著溫度的降低，拉應力將會持續增大，直至超過抗拉極限，進而出現裂縫。除此之外，對于大體積混凝土而言，如果厚度超過500mm，結構內部會存在熱量不均勻的情況，因此，內部存在自約束應力，這也是產生裂縫的重要原因。

1.2.3 外界氣溫影響

作業溫度對混凝土最終質量影響較大。當溫度很高時，此時大體積混凝土散熱難度增加，長時間維持高溫，容易產生大裂縫。

2 大體積混凝土溫度裂縫的防控措施

雖然溫度裂縫十分常見，但是，可以通過相應技術手段避免溫度裂縫的產生，結合筆者工程經驗探析溫度裂縫的具體防控措施。

2.1 合理選擇原材料

水泥的種類與摻量均會影響混凝土裂縫產生，由于混凝土內外溫差是產生溫度裂縫的主要原因，所以，可以采用低熱水泥來控制水泥水化熱的產生，進而避免大體積混凝土的溫度出現驟升。

大體積混凝土對強度要求適中，其中砂子與骨料比例很高，通常占到總質量的80%，所以，可以通過合理選擇集料來控制混凝土穩定性。在選取粗骨料時，可以選擇自然連續級配的粗骨料，且盡量選擇顆粒半徑較大的材料，這樣可以降低骨料空隙從而降低水泥用量，進而降低水化熱。試驗證明，每減少20kg水泥，溫度將降低2℃以上；細骨料的選取則主要選取細度模數為2.6至2.9之間的，而且采用平均顆粒直徑較大的細骨料有利于降低大體積混凝土溫度升高速率。

在混凝土中摻用摻合料也起到控制溫度裂縫的作用，延長了混凝土凝結時間，降低水化熱速率，從而提高混凝土的抗裂性能。但不同摻合料對混凝土的抗裂性能的貢獻不同。由于粉煤灰的滾珠效應和火山灰效應，混凝土中摻入適量的粉煤灰可以不同程度地提高混凝土各方面的性能。當粉煤灰摻量小于20%時，混凝土的早期抗壓強度降低幅度不超過15%，混凝土成本有所降低；當混凝土摻入20%～40%時，可以改善混凝土大部分性能，但早期強度有明顯的降低，同時抗碳化和抗凍性能也有所降低；通過實驗當粉煤灰摻到50%時，可降低35%的水化熱。

大體積混凝土一般采用緩凝型高性能減水劑，其主要作用是延緩凝結時間、降低初期水化熱和峰值、減水率高、適當的引氣、有效降低水表面張力，可以在提高混凝土性能的同時減少拌和水和水泥的使用，在相同強度條件下，可以降低水泥使用量10%以上，從而間接控制水化熱量的產生。

2.2 改善施工質量

不同的澆筑方式對混凝土性能影響大，尤其對于大體積混凝土，采用一次性澆筑時溫度裂縫更容易產生，因此，可以用分層次澆筑取代。

在混凝土初凝前實現二次振搗不僅可以提高混凝土與鋼筋的粘合情況，而且有利于減少由于混凝土沉降而產生的內部應力。混凝土二次振搗的時間相當重要，通常選在第一次振搗尚未恢復的狀態。

混凝土攪拌時水分和石子發生接觸，隨著混凝土的逐漸成型，水分將會慢慢地向接觸面移動，最終在石子表面形成一層水膜。水膜的產生會降低粘合效果，進而降低混凝土的力學性能。因此，對于大體積混凝土應當采用更加先進的攪拌工藝，避免水分向接觸面聚集，從而提高混凝土抗拉能力。

出機溫度對于控制混凝土裂縫同樣重要，對于大體積混凝土而言，其中包含物質較多，但是石子的比熱容是最低的，而水的比熱容最大。因此，石子和水對混凝土離開機器的溫度影響最為顯著。為合理控制出機溫度，可以避免陽光直射，進而降低石子溫度，必要時可以用涼水對石子進行沖洗。

2.3 改善邊界約束與構造

可以通過在外約束接觸面位置設置滑動層，例如添加熱瀝青與瀝青油氈紙，同時，也可以設置緩沖層來降低基礎收縮時產生的側向壓力，例如在底板地梁位置增設聚苯乙烯泡沫塑料來隔離緩沖的效果。除此之外，還可以設置應力緩和溝，即在結構表面每間隔一段距離劃出一條溝，相關技術在我國地下建筑項目起到了預期效果。

3 結語

大體積混凝土開裂是工程中的常見現象，通過采用合理的技術措施能夠有效地控制溫度開裂。未來應當更加深入地對混凝土溫度應力進行核算，并對混凝土材料力學性能進行科學評價，從而為提高大體積混凝土應用性能提供依據。