土木施工中大體積混凝土裂縫成因分析

吳艷 寧夏鵬晨建設工程有限公司

一、研究大體積混凝土裂縫的主要成因

（一）溫度裂縫

眾所周知，在混凝土生產過程中，水泥材料與水發生水化反應時會釋放出一定的熱量，這些熱量造成的溫度梯度的變化是溫度裂縫產生的主要原因。并且，在一次澆筑成型之后這些熱量會逐漸地向外散開，而由于混凝土結構中心的熱量同邊緣處的熱量相比散發得更為緩慢一些。所以，這種熱量散發而使得溫度應力呈現出一種熱脹冷縮、內外不均的現象。同時，混凝土結構在熱脹冷縮時，還會出現張拉應力。當所釋放的水化熱在與外界環境進行熱量交換過程中，混凝土的局部溫度會形成溫度差，當溫度差形成的張拉應力超過混凝土抗拉強度閾值時，混凝土的抗拉性能則不足以抵抗溫度差造成的張拉應力，從而使得混凝土的表面或者是結構內部會出現部分裂紋的現象，在嚴重的情況下，整個混凝土的結構都會出現裂紋，乃至造成嚴重的安全隱患。

（二）收縮裂縫

在大體積混凝土結構中，收縮裂縫往往分為以下兩種：第一種為干燥收縮裂縫，第二種則為塑性收縮裂縫。混凝土在澆筑完成后，其所處的自然環境（溫度、濕度條件等）存在較大差異，這種差異造成了所產生的裂紋表現出不同的形態，于是干燥收縮裂縫又進一步被劃分為干燥裂縫和收縮裂縫。其中，大體積混凝土結構在澆筑成型后，靠近表面的水分蒸發較快，而結構內部中心區域的水分蒸發較快，在內外部形成濕度梯度，這種梯度過大時則會造成干燥裂縫。鑒于此，在澆筑完成時應當盡可能地消除或降低內外部的濕度差，按照要求其進行充分灑水養護。在外界各種因素的影響之下，所形成的裂縫往往被稱之為塑性收縮裂縫。如混凝土在初凝階段受大風或高溫等不良天氣的影響，便會使得成型后的大體積混凝土由于表面水分蒸發速度不一而出現塑性收縮裂縫。

二、分析大體積混凝土裂縫的控制技術

（一）優化商品混凝土的配合比

控制大體積混凝土的裂縫，首先就需要控制混凝土原材料及混凝土本身的質量。現階段，各大工程所需要的大體積混凝土基本都實現了商品化、標準化，但在實際運用時，也只有保證了其抗拉壓強度、可泵性以及和易性能夠符合設計要求，才能從整體上提升裂縫的控制技術。由于混凝土的和易性會在施工現場受到多方面因素的影響，因此會給施工帶來很大難度。混凝土配合比是對混凝土和易性影響最大的因素之一，運輸過程和氣候條件等的影響也會對那體積混凝土裂縫的控制產生不利影響。除此之外，混凝土的配合比也直接關系到大體積混凝土裂縫的產生。因此，大體積混凝土的配合比設計時與其他類型的混凝土就存在較大差異，大體積混凝土應盡可能地、在合理范圍內地降低其水灰比。

（二）混凝土澆筑質量控制

混凝土澆筑質量可以從以下三個方面進行控制。第一，分段分層。對于體積較大的混凝土來講，需要從上而下、分段分層進行澆筑，保證混凝土在澆筑之后的整體質量能夠達到規定標準的要求。第二，全面分層。如果所澆筑的混凝土構件其厚度比較大，則在澆筑時應選擇全面分層的方式進行，在所澆筑的混凝土層初凝之后，方可進行下一層混凝土的澆筑作業。第三，斜面分層。嚴格控制大體積混凝土振搗的操作流程，逐步向上推進。

（三）混凝土溫度控制

對于大體積混凝土溫度的控制可以從兩個方面入手。其一，內部控制。在對大體積的混凝土進行降溫之前，需要先將降溫水管預埋在混凝土的內部。在澆筑結束之后，通過外接注水來降低混凝土的溫度。內部控制的方式能夠有效地節約水資源，經冷卻水管排出的水還能夠用于養護混凝土。在某些情況下，會出現自然注水難以達到理想的降溫目的。鑒于此，便需采用增壓泵對外接注水管進一步加壓。同時，也需要提前設計混凝土內部的預埋冷卻水管。其二，外部控制。在混凝土表面經過抹平處理后，需要結合相關施工規程實施相應地養護（保溫保濕）措施。本工程中，在大體積混凝土澆筑體表面按照從上到下的順序依次鋪設設養護毯、土工布、塑料薄膜以達到表層保溫保濕的目的。

（四）溫度監測措施

通常情況下，在布置溫測點的過程當中需要結合以下幾個方面的原則：（1）需要在施工圖對稱軸線的一半區域內，按照平面分層的方式來布置監測點。（2）需要按照結構的幾何尺寸來布置監測點。（3）需要考慮大體積混凝土澆筑體溫度場的分布情況，來設定監測點的具體位置和數量。（4）需要結合具體環境來布置監測點的具體數量和位置。（5）沿著大體積混凝土澆筑體的厚度方向，在構件內部和表面分別布置監測點。（6）溫度監測點應當設定在澆筑體的表面（或底面）以內5cm 左右的位置。

三、結束語

由于大體積混凝土本身幾何尺寸較大，并且自身能夠保證具有足夠的強度和剛度，但是在施工過程中，由于溫差過大引起的裂縫很難避免，現實工程中，只能盡可能做到將裂縫的開展控制到無害范圍內，避免出現貫穿裂縫。施工過程中可以采取現場實時溫度監測和根據已有數據進行混凝土內部溫度計算預測，從兩方面來入手控制溫差，實現有效控制裂縫的產生。現如今，土木工程在我們國家得到了顯著的發展，大體積混凝土在這些工程項目中的應用也愈來愈頻繁。在這種發展背景之下，若想實現良好的施工效果，在施工時不僅需要控制混凝土的強度、黏結性等，還需要細化大體積混凝土的施工技術以及施工工藝，切實地控制大體積混凝土構件或結構在施工完成以及長期使用過程中裂縫的產生。施工時，需要合理部署施工進度，并制定出科學的澆注方案，采取科學的降溫措施，以便能夠保證施工的整體質量。