大體積混凝土裂縫分析與控制措施研究

【摘要】大體積混凝土受外界環境的影響因素較多，在實際應用中結合大體積混凝土的實際施工情況，認真分析大體積混凝土裂縫產生的原因并制定有針對性的處理措施，確保大體積混凝土工程的質量。

【關鍵詞】大體積混凝土；熱工應力；水化熱；裂縫

1、大體積混凝土熱工應力場分析

在大體積混凝土澆筑前，由于混凝土的用量較大，很容易出現裂縫，必須提前做好各項指標的檢測工作，減少或避免大體積混凝土質量通病的出現，確保大體積混凝土的質量。因此，在大體積混凝土建筑入模前，必須進行大體積混凝土熱工應力分析。混凝土拌合溫度采用下式計算：

TC=ΣTiMiCi /ΣMiCi

式中：Tc：混凝土的拌合溫度（℃）；Mi：混凝土組成材料的重量（kg）；Ci：混凝土組成材料的比熱（kJ/（kg·K）-1 ）；Ti：混凝土組成材料溫度（℃）。

依據上式計算所得的混凝土拌合物溫度，計算混凝土澆筑入模溫度，計算式如下：

Ti=Tc+（Tq-Tc）（A1+A2+A3+…+An）

式中：Ti：混凝土澆筑入模溫度（℃）；Tc：混凝土拌合溫度（℃）；Tq：室外平均氣溫（℃）。A1 +A2 +A3 +...+An：溫度損失系數，按以下規定取用：混凝土裝卸和運轉時，每次A =0.032；混凝土運輸時，A =θt，t為運輸時間（min），運輸時間t取60min，θ取0.0032，攪拌運輸車封閉式自卸；澆筑過程中，A = 0.003t，t為澆筑時間（min）。

2、大體積混凝土裂縫成因分析

2.1水泥水化熱的影響

水泥是建筑工程中較為常見的建筑材料，其水化產生的溫度可升高到20-30℃。大量的實踐表明，混凝土在澆筑后3～5d時將達到最高值，由于混凝土內部溫度的升高，其與外部溫度形成溫差，引起不均勻的膨脹與收縮，當受到約束時，混凝土表面將會出現裂縫。

2.2澆筑溫度與外界氣溫的影響

混凝土工程一般露天作業，其受外界溫度影響較大，很容易造成混凝土內部與表面溫差較大，尤其對一些大體積混凝土基礎結構平面尺寸較大的工程，在大體積混凝土澆筑過程中內部出現裂縫的現象較為明顯，進而導致表面裂縫或形成貫穿性裂縫。

2.3混凝土收縮變形的影響

在大體積混凝土中，水泥水化熱需要20%的水分，其余80%的游離水分將被蒸發。在實際混凝土工程中，由于多余水分的蒸發，在約束力的作用下將引起混凝土體積的收縮，從而導致其拉應力的產生，引起混凝土裂縫的出現。當應力值大于混凝土的極限抗拉強度時，混凝土即出現裂縫。

3、大體積混凝土裂縫控制措施

3.1降低水泥水化熱

（1）在混凝土拌和料中加入級配良好、粒徑較大的粗骨料和粉煤灰，或摻入高性能減水劑和緩凝劑，使混凝土的和易性得到有效改善，達到減少水泥用量，降低水泥水化熱的目的。

（2）在降低水化熱時，有時需要根據現場的實際情況，采用預埋冷卻管進行強制降溫，但必須注意控制進出口水溫溫差，一般控制在25℃。

（3）控制拌和用水的溫度，為防止水泥水化熱峰值提前上升，可采用冷水拌制混凝土。大量實踐表明，4～13℃是控制水化熱的最合適的溫度。當外界氣溫為負溫時，可采用30～40℃熱水進行攪拌。

3.2改善養護制度

（1）在混凝土澆筑完成后，應加強對混凝土的保溫保濕工作，使混凝土的溫度緩慢降低。在混凝土冬季施工時，應采取合理的保溫措施，避免由于溫度的急劇變化對混凝土的質量產生影響。在進行混凝土保濕時，派專人對混凝土溫度變化情況進行觀測，隨時調節養護溫度，嚴格控制降溫速率在0.9～1.5℃/d，保證大體積混凝土的內在質量。

（2）在養護過程中，出現偏差應及時進行調整保溫及養護措施，并在作業前做好相應的保溫材料的準備工作，在施工中隨時按照預定的方案進行溫度的監測，使溫度控制在合理的范圍內，防止因混凝土的溫度及濕度梯度過大，對混凝土產生危害。

3.3改善約束條件，減少溫度應力

對于不同的混凝土結構，應制定有針對性的處理措施，在進行分層或分塊澆筑大體積混凝土時，應在板塊之間設置水平或垂直施工縫，以放松約束程度，減少每次澆筑長度的蓄熱量，從而有效防止水化熱的集聚，減少溫度應力的影響。

3.4提高混凝土的極限拉伸強度

在選擇粗骨料時，一定要選擇級配良好的骨料，以提高混凝土的密實性和抗拉強度，減少收縮變形，確保混凝土的澆筑質量。當采用多次投料法進行拌制混凝土時，可在其中加入引氣劑，并輔以適當的振搗方式，達到不過振、不漏振，確保振搗均勻。

3.5加強試驗數據分析

為了獲得科學合理的實驗數據，在大體積混凝土制備前，必須對對膠凝材料總量、水泥和礦粉用量、水膠比等影響混凝土水化熱及收縮的主要因素進行試驗，在試驗中摻加一定的礦物料，在一定程度上可提高優質粉煤灰及礦粉的摻量，有利于控制混凝土的絕熱溫升，降低混凝土的水化熱和水化溫升。

結語：

綜上所述，大體積混凝土裂縫產生的原因較多，為減少或避免大體積混凝土裂縫的產生，應加強對大體積混凝土施工前的各項指標的監測，嚴格控制大體積混凝土的澆筑過程，澆筑完成后做好大體積混凝土的養護工作，避免大體積混凝土因不規范施工導致裂縫的產生，影響大體積混凝土的質量。

參考文獻：

[1]熊生威，盛云飛.淺析建筑工程中大體積底板混凝土裂縫問題 [J].江西建材，2017年08期.

[2]趙廈.大體積底板混凝土裂縫問題淺析[J].工程技術：文摘版，2016（11）：00063-00063.

作者簡介：

王在亮，中國電建集團港航建設有限公司。