探析大體積混凝土防裂措施

楊 濤

(青島康力商砼工程有限公司，山東 青島 266205)

1 大體積混凝土的概念

針對大體積混凝土，盡管當前我國并未給出明確的定義與標準，但基本上已經形成了共識，也就是當混凝土結構太大的時候，應運用技術手段將因為水化熱形成的體積變形有效解決，促使開裂影響最大化減少的混凝土便叫作大體積混凝土[1]。立足于我國相關文件規定，混凝土結構物中實體的最小尺寸超過1米的部分所用的混凝土被叫作大體積混凝土。現階段，大體積混凝土裂縫的類型主要有結構型裂縫和材料裂紋兩類：首先，結構型裂縫，此裂縫產生的主要原因是受外負荷的影響，結構的二次應力和主要應力形成的裂縫。其次，材料裂縫，此裂縫的主要原因是混凝土收縮和溫度應力引發的裂縫。大體積混凝土的施工需要投入較長的時間，在混凝土澆筑與施工過程中，這時候設計負荷未完全作用在混凝土上，所以因為外負荷造成大體積混凝土裂縫出現的概率并不大。

2 大體積混凝土裂縫的危害

混凝土主要由水、水泥、砂石骨料和其他外加材料組成，是一種非均質脆性材料。因為混凝土結構自身和施工的影響，硬化成型的混凝土結構內部會有諸多氣穴和微孔隙的問題。通常而言，微裂縫是一種無害裂縫，幾乎不會直接影響混凝土防滲和承重效果[2]。但是，受溫差影響或荷載作用，混凝土結構的微裂縫會有所擴大，通常串聯在一起，最終形成我們經常見到的裂縫，即混凝土裂縫。

只要大體積混凝土有顯著的裂縫出現，特別是基礎貫通裂縫，通常會危害建筑主體結構位置，如促使構件承載力和結構耐久性降低等，嚴重的時候，甚至會對建筑主體的使用效果造成危害。最關鍵的是，若是工程混凝土結構裂縫問題嚴重，長此以往，很容易影響地基結構的穩定性，引發嚴重的不均勻沉降問題。這樣便會嚴重危害工程質量。

3 大體積混凝土裂縫形成原因

3.1 沉降原因

在建筑工程施工過程中，只要有建筑物或地基不均勻沉降問題出現，便會促使混凝土構件出現拉應力以及剪應力等現象，若是這種應力超出自身可承受范圍，便會導致沉降裂縫出現，進而導致混凝土構件變形和彎曲[3]。之所以出現此問題，第一，是因為建筑物地基邊坡受到外力影響，地面高度差較大，這種因素極易導致深層裂縫以及貫穿性裂縫問題出現，進而對建筑體造成極大的危害；第二，是因為工程地基中有諸多淤泥以及雜填土，進而促使其承載能力與強度降低，當其承受的荷載量較大時，沉降裂縫問題出現率便很高；第三，是因為地基土下面有軟土層或暗溝等，以及地基中存在分布不均、土質程度各不相同等問題。

3.2 材料原因

混凝土裂縫出現的主要原因是水泥和粗細骨料質量不達標，在混凝土構件施工中，部分活性骨料可能和堿骨料發生化學反應，從而影響混凝土構件質量，比如混凝土膨脹或疏松等，從而為之后埋下諸多隱患，進而降低混凝土構件承載能力，與此同時，水泥壓力、自重以及揚壓力也是造成混凝土裂縫出現的重要因素。

3.3 混凝土內外溫差過大

大體積混凝土具有表面系數小、結構斷面厚等特點，所以在澆筑的時候形成的熱量難以散發，如果沒有運用有效的保溫手段或環境溫度太低，將會加大混凝土內外溫差，從而致使裂縫出現。主要原因有下述幾個方面：首先，混凝土構件澆筑后并未采取有效措施做好保溫和養護工作；其次，混凝土構件分層和分段太厚重；最后，環境溫度太低，水泥水熱化過大。

3.4 塑性收縮裂縫

處于塑性狀態的混凝土，也就是還沒有硬化、凝結前的混凝土，受水分蒸發等因素的影響，塑性收縮裂縫的出現率較高，此裂縫深度較小，在混凝土構件表面較為常見，在干熱或大風天時極易發生，裂縫長度和寬度分別在20cm左右、1～5mm左右，具有形狀互不連貫，兩端長度不同等特點。受大風或高溫的影響，混凝土處于塑性狀態，基本上可以說沒有強度，所以混凝土構件極易出現早期自收縮和塑性沉降收縮和進而出現裂縫問題。

4 大體積混凝土防裂措施

4.1 設計措施合理

必須確保混凝土總體配筋量的充足性，合理設置構造筋，根據一定的直接與間距排列、布置配筋，以此確保達到最小配筋率的要求，因為鋼筋可以確保大體積高強混凝土產生的拉應力的平衡性，從而促使混凝土抗裂性能提升。要想有效防止因為應力集中突然改變結構，應積極運用有效措施管理容易出現應力集中的部位，將暗梁增設在邊緣容易開裂之處，促使配筋率增大，促進混凝土極限抗拉強度增強。同時，應把施工溫度納入考慮范圍，對后澆帶進行合理設置，每隔30m 設置施工后澆帶，其寬度為80cm～100cm，通常保留時間在60d以上[4]。

4.2 合理選擇混凝土原材料

4.2.1 水泥的選擇

大體積混凝土出現溫度裂縫，主要是因為積聚了大量的水泥化熱，導致早期升溫和后期降溫現象出現。所以，低水化熱的水泥是最佳選擇，以將水熱化帶給混凝土裂縫的影響最大化減小，詳見表1。

表1 實測值與中低熱水泥水化熱標準值對比表

4.2.2 骨料的選擇

應優先選擇含泥量低和熱膨脹系數小的骨料，同時對骨料的連續級配進行強調，若是條件允許，應盡量使用大粒徑的骨料。如此，首先，骨料的強度比水泥膠體大很多，可以對混凝土的收縮變形進行控制；其次，運用連續級配的骨料，可以促進骨料在混凝土中的占比增多，促使水泥用量顯著減少，從而將水化熱降低。

在澆筑大體積混凝土時，可以根據設計，對一定量規定粒徑的毛石進行拋埋，將粒徑為150mm～250mm、沖洗干凈、沒有裂縫的堅固大石塊摻入。如此，既可以將水泥石總用量減少，進而使水泥用量減小，降低水化熱，同時石塊也能將發熱量吸收，可以顯著降低水化熱，這對裂縫的控制極為有利[5]。

4.2.3 外加劑的選擇

第一，在混凝土強度和易性得到滿足的基礎上，為了有效控制水量，需要將適量的高效減水劑摻入其中。這樣做可以促使混凝土的單位用水量減少，促進混凝土的早后期強度以及和易性提高。

第二，可以在普通水泥混凝土中摻入膨脹劑。如此，可以促使混凝土發生微膨脹對收縮進行補償，同時基于相關約束，在混凝土中對0.2MPa～0.8MPa的自應力進行構建，將收縮過程推遲，確保混凝土有足夠的時間將抗壓強度和抗拉強度顯著提高。

除此之外，還可以將適量的粉煤灰加入。粉煤灰可以使混凝土的和易性得到改善，將膠凝物質增多，減少混凝土的水灰比，顯著降低早期水熱化。據相關實驗證實：將水泥用量15%的粉煤灰摻入，可以降低約15%的水化熱。

4.3 運用合理的施工方法

針對大體積混凝土來說，合理的施工方法可以有效防止裂縫產生。所以，施工人員必須采用規范的施工技術開展大體積混凝土施工工作，制定切實可行的大體積混凝土澆筑方案，以有效預防裂縫的產生。在大體積混凝土施工過程中，可以采用分層的方式，而此方式又分成斜面、分段和全面分層三類。全面分層應按照豎向展開施工，將大體積混凝土分為不同層次，完成第一層澆筑后，應在混凝土還沒有初凝時馬上進入澆筑下一層，然后再一層一層進行澆筑，這種施工方式可以讓大體積混凝土更好地散熱，防止溫度不斷升高。但應注意，只有在小面積建筑工程中適合應用全面分層的混凝土澆筑方式。就部分大面積建筑工程而言，可以借助分段分層的方式展開混凝土澆筑工作，這種方法應朝著水平方向進行，斜面分層的方法則在長條狀結構施工中十分適用。

4.4 大體積混凝土養護措施

大體積混凝土養護的關鍵點是使溫度和濕度的適宜性得到保證，使混凝土內外部溫差得到有效控制，為混凝土強度的正常發展提供保障，以免出現混凝土裂縫。在養護大體積混凝土的過程中，不僅要提高混凝土的強度，同時需要對混凝土的溫度進行控制，防止溫度變化致使混凝土裂縫產生。大體積混凝土養護溫度控制措施主要有：首先，混凝土內外溫度之間、混凝土表面溫度和室外最低氣溫之間的相差不能超過20℃，抗裂能力充足的結構混凝土，溫差應保持在25℃～30℃之間。其次，在拆除大體積混凝土模板的過程中，混凝土的內外溫度之間、表面溫度和外界氣溫之間的溫差不能超過20℃。再次，大體積混凝土可以借助內部降溫法促使混凝土內外溫差降低。內部降溫法主要是借助將水管預埋在混凝土內部，把冷卻水注入，促使大體積混凝土內部的最高溫度降低，澆筑完大體積混凝土后要第一時間冷卻。最后，將鋸末、濕砂、草袋等保溫材料覆蓋在大體積混凝土結構表面以及模板外側，促使混凝土散熱速度放慢，同時確保大體積混凝土內外部溫差始終保持在20℃以下。將混凝土養護時間延長，混凝土拆模后第一時間覆蓋保護，以免受到環境氣溫降低的影響，防止早中期裂縫出現。

5 結語

總而言之，現階段，我國經濟發展日益加快，工程項目數量不斷增多，在此形勢下，大體積混凝土的應用越來越廣泛。但在大體積混凝土施工中，盡管具有諸多優勢，如果不能科學合理地有效處理，在實際應用中仍會出現一些裂縫現象。導致大體積混凝土裂縫出現的原因多種多樣，大體積混凝土的裂縫和施工極其構筑物息息相關，難以確保構筑物使用的安全性。在設計和施工過程中，設計人員與施工人員應樹立較強的混凝土防裂意識，從各個方面入手，加大對混凝土防裂技術的應用力度，確保混凝土施工質量，防止出現混凝土裂縫超標的情況。