關于大體積混凝土防裂技術措施的探究

邱毓財

（福建天映建設有限公司， 福建 廈門 361000）

1 大體積混凝土的定義

混凝土構造實體最小的幾何大小不能小于1 米的大體量混凝土，還有計算容易因為混凝土中膠凝材料水化出現的溫度改變與收縮容易造成有害裂縫出現的混凝土，就叫做大體積混凝土。在目前的建筑設計中能夠看到大體積混凝土施工，比如高層樓房、大型設備基礎以及水利大壩等。其特征是體積大，其表面系數很小，水泥水化熱釋放十分集中，其中升溫十分快。混凝土內外的溫度差很大時，容易讓混凝土出現溫度裂縫，讓結構的安全性受到威脅，無法正常應用。因此，一定要在根源上分析，確保實施工程的質量[1]。

2 混凝土裂縫的基本分類

2.1 塑性收縮裂縫

混凝土澆筑完成以后的很長時間內，混凝土拌合物一般是塑性狀態，這個時候由于溫度以及風的影響導致失去表面水分，在水分蒸發的速度比混凝土泌水的速度快時，就容易出現塑性收縮應力，如果這樣比混凝土抗拉強度大的時候出現裂縫的問題，就可以叫做塑性收縮裂縫。塑性收縮裂縫一般不具備規則方向，混凝土抗拉強度很低的地方，就會在這個地方的位置形成裂縫。混凝土塑性收縮裂縫是因為混凝土拌合物澆筑之后，其表面的水分迅速蒸發而導致失去水分，所以這樣的裂縫能夠在混凝土澆筑之后處在塑性狀態所有時間內構成，混凝土使用的水很多，使用的水泥也很多，砂率大，澆筑完成以后空氣濕度很低，水分會快速蒸發等，這幾種原因容易出現塑性收縮[2]。

2.2 干燥收縮裂縫

混凝土拌合物中的水通常有三個用途，一是滿足水泥水化的需要，二是吸附在固體顆粒表面起潤濕作用，三是提高混凝土的工作性。一般來說，水泥完全水化僅需要其質量23%～25%的用水量，在混凝土拌合物中，為了獲得滿意的工作性，混凝土用水量會大于水泥水化作用需要的水。混凝土拌合物中的游離水蒸發后，在混凝土內部留下很多毛細孔，使混凝土產生體積收縮。混凝土自身水化消耗也會造成混凝土自身的收縮，混凝土硬化后由于天氣太熱出現水分流失，而存在干燥收縮的問題，混凝土逐漸硬化時期以后，硬化時期干燥收縮也會出現裂縫問題[3]。

2.3 塑性沉降裂縫

在混凝土澆筑后，密度較大的骨料物質逐漸下沉，密度較小的物質產生相對上浮的運動。密度較大的骨料在下沉過程中受到鋼筋的阻隔向鋼筋兩側偏移，造成鋼筋上方形成抗收縮能力較差砂漿層。在鋼筋保護層較薄時，常會出現塑性沉降裂縫，這種裂縫一般較寬且深，一直延續到鋼筋或者貫穿。由于混凝土拌合物保水性差，混凝土澆筑后在表面產生明顯的泌水，在粗骨料和鋼筋的下方也會形成水囊，形成抗裂強度差的薄弱區。混凝土拌合物的勻質性差、坍落度偏大是造成塑性沉降裂縫產生的主要原因，在滿足混凝土工作性的情況下，盡量降低混凝土坍落度，提高混凝土粘聚性和保水性，防止混凝土泌水離析[4-5]。

2.4 溫度原因出現裂縫

因為溫度而出現裂縫，主要為水泥出現熱化以及溫度太高發生的，大多數狀況下和構造面做到垂直，在澆筑大體積混凝土時，水泥水化熱無法釋放，混凝土表面和內部產生溫差或降溫速度過快，產生溫度應力，當應力大于混凝土抗拉強度時就會產生表面裂縫或貫穿裂縫。

3 大體積混凝土發生裂縫的因素

3.1 混凝土抵抗拉力的效果很弱

大體積混凝土的特性是脆性建筑材料，具備巨大的抵抗壓力的效果，但其具體抗拉伸效果很低。據統計，其抗壓能力為抗拉能力的10 倍左右，其極限的拉伸力未達到1×10-4，所以，如果混凝土溫度很高出現拉應力，就會導致拉力強度存在裂縫。

3.2 混凝土面上存在裂縫

將混凝土澆筑以后，水泥會存在水化熱情況，大體積的混凝土存在的溫度容易迅速提高，如果混凝土中水泥的熱不能發散完全，造成混凝土溫度迅速提高，如此會構成混凝土里面和外面構造的溫度差別，外部會構成拉應力，里面會構成壓應力。混凝土具有很大的坍落情況，同時，若外面水分蒸發混凝土體積會干燥收縮，這兩個狀況導致表面裂縫。

4 大體積混凝土防裂技術探究

4.1 減小混凝土內外溫差

測量溫度的區域需要設置在一部分范疇之內，按照底板的對稱，開設幾個檢測地點，將其作為范疇去監督總體底板溫度的改變。同時，可在基坑內設3-4 個溫度計，測定環境溫度。全部工作檢測地點需要運用熱電偶補充導線以及設計在測驗室的微機數據收集互相聯系，溫度監控數據從收集儀器解決以后自動進行打印，以此作研究調整施工各階段控溫措施的依據，防止混凝土出現溫度裂縫。在混凝土運輸過程中，盡量縮短運輸時間，對泵管采取防曬措施。控制現場混凝土入模溫度為30℃以內，有效控制施工過程中的溫升，為確保混凝土質量澆筑中嚴格把關，避免產生不必要的工程質量問題。根據整體連續澆筑的原則，結合現場實際情況選擇具體施工方案，考慮施工時間與混凝土的運輸和等候時間，來選用適宜外加劑滿足連續澆筑的需要[6-7]。在混凝土的連續澆注中最重要是降低因水化熱發生的內外溫差，以此減少裂縫產生的機率。

4.2 優化混凝土分配比例

減水劑實際作用是健全混凝土的和易性，讓水灰比變低，讓混凝土強度變高或者維持混凝土的強度過程中讓水泥使用量變少，讓水灰比逐漸變低，水泥使用量的變少避免裂縫這是特別有好處的。緩凝劑的作用：第一，讓混凝土放熱最高值存在的時間變短，因為混凝土的程度容易伴隨時間長短逐漸變大，因此釋放熱量最高值存在的時候，混凝土強度就逐漸變大，裂縫存在的概率；第二，改進和易性，讓運送的整個過程塌落程度損失降低。

4.3 確保混凝土拌合物質量穩定

水泥因為溫度差別主要是從水化熱出現的，因此為了讓溫度差變小需要盡最大努力讓水熱化變低，就需要運用開始時期的水化熱很低的水泥，因為水泥水熱化屬于礦物的結構組成部分以及細度的函數，就需要讓水泥水熱化程度變低，需要運用合適的礦物結構與改變水泥的細度數值，硅酸鹽水泥結構構成的物質存在：C3S、C2S、C3A 以及C4AF，通過實驗：水泥中鋁酸三鈣（C3A）以及硅酸三鈣（C3S）的占有數量很高，水化熱是很高的，因此為了讓水泥水熱化變少，一定要讓水泥中的C3A 以及C3S 的占有量變低。在實施工程的時候通常運用熱硅酸鹽水泥以及低熱礦渣水泥。此外，在不讓水泥活躍性產生影響的狀況下，應該盡力讓水泥的細度逐漸變小，由于水泥的細度會容易讓水化熱釋放熱量的速度變慢，通過實驗和表面積比較，每增高100cm2/g，一天的水化熱就提高到17J/g～21J/g，在七天到20 天之間增多4J/g～12J/g。

使用的骨料：其一，選擇粗骨料，需要盡最大努力增大粗骨料的粒徑，由于粗骨料粒徑變大，分配等級越好，出現縫隙的概率變小，整體面積逐漸變小，各個立方米的水泥砂漿量與水泥用量逐漸變小，水化熱也就逐漸變低，這對出現裂縫是很有好處的。其二，運用細骨料，需要運用搭配很好的中砂與中粗砂，需要運用中粗砂，由于縫隙率變小，整體的面積就會變小，如此混凝土使用水的含量就能夠變少，水化熱就會變低，裂縫出現的情況變少。此外，還應該把控砂子中所占有的水泥量，占有水泥的量更大，收縮變形就會逐漸變大，裂縫也容易更加嚴重，所以細骨料要運用十分整潔的中粗沙。

4.4 嚴格監控施工過程

在具體設置的時候需要運用中低程度的混凝土，防止運用高程度混凝土，為了避免大體積混凝土層面出現裂縫，需要在合適的時候運用在承臺表面科學加入分配鋼筋使用量的策略，即使依靠加大分配鋼筋用量不能顯著的避免存在裂縫，而在合適的時候加入鋼筋分布的數量能夠讓構造整體性與溫度裂縫的寬度逐漸變小。大體積混凝土項目施工若是需要設計水準施工裂縫，需要按照溫度裂縫的需要展開分布，同時設計必須的連接形式。

4.5 加大項目監管力度

增強項目監管需要注重施工以前的準備工作，一定要重視混凝土調制以及澆筑，例如在做溫度層面工作的時候，尤其是大體積混凝土澆筑以前一定要展開溫度控制，而且需要實施有關溫度控制的策略。同時要制定處理事故的計劃，確保混凝土澆筑工作可以更好的推進。還應該增強施工中的監管，在混凝土入模以后的溫度需要把控在25℃，溫度不應該大于60℃。

4.6 出現裂縫及時解決

若是在混凝土澆筑完成以后存在裂縫現象，就需要展開及時解決，按照項目工程的有關需要與標準完成結構的固定與灌縫。若是裂縫深度很淺存在表面，應該使用水泥灌漿的策略或者環氧膠泥解決，避免裂縫逐漸變大，讓總體結構破壞。此外，若是存在裂縫的深度很淺，就一定要運用壓力設施及時解決，如此能夠在最大程度上保證混凝土的完整性，符合規定的項目需要。

5 大體積混凝土的維護和保養

混凝土完成澆注以后，需要隨時噴灑一些水分，維護和保養混凝土，保持上面一直濕潤，如此可讓外部很高的溫度倒灌，而且避免存在干縮裂縫制冷水來降低混凝土最高溫度峰值，但注意，通水時間不能過長，因為時間過長會造成降溫幅度過大的情況出現，讓混凝土強度能夠逐步提高。通常容易在澆筑完成之后的12 到18 小時中馬上進行維護和保養，持續維護和保養不能少于28 天或者設計時期。如果在溫度特別高的天氣進行施工，就需要在開始時期運用溫度很大的應力。為了讓內部和外部的溫度差別減弱，也需要在夏末秋初的時候進行通水冷卻處理，在冷卻通水的過程中都需要運用河水，通水需要經過大約60 天。后期通水是使混凝土柱狀塊達到接縫灌漿的必要措施，通常運用通河水與通制冷水融合的計劃。

6 結束語

大體積混凝土出現裂縫是現階段有關研究人員與項目領域十分關心的一個主要問題，其裂縫原因主要是由溫度應力和混凝土的收縮引起的，通過分析我們看出，可以通過仔細挑選原材料，同時在施工的時候運用科學的策略，對出現的問題采用對應的處理策略符合具體控制需要，進一步避免裂縫情況的出現。