大体积混凝土结构裂缝原因与改进设计方法探析

刘虎

【摘要】施工规范中省去了‘几何体尺寸不小于一米使得大体积混凝土有更好的实际意义，然而两者都明确指出大体积混凝土，是会因为内外温差过大而导致裂缝的混凝土，而这正是大体积混凝土裂缝出现的原因。

【关键词】大体积混凝土，结构裂缝，原因，改进设计方法

1.前言

大体积混凝土概念分为两个标准，即原有国家的标准以及施工规范（ 《混凝土结构工程施工规范》简称为施工规范） 标准。国家标准，即在《大体积混凝土施工规范》所阐述的： 大体积混凝土即为结构物实体最小几何尺寸不可小于一米的混凝土结构物，或已经预料到会因为混凝土中所使用的胶凝材料水化而引起温度变化从而导致裂缝产生的混凝土。即使国家已经对大體积混凝土的概念进行了明确定义，但因不小于一米的尺量量化指标从具体施工来看并不是很合理，故在施工规范内对大体积混凝土的阐述将几何体上不小于一米改为体量较大。

2.大体积混凝土裂缝的产生原因

正如其在大体积混凝土概念中所阐述的，大体积混凝土裂缝产生的主要原因既为内外温差。而根据混凝土温差产生的时间可大致分为两个阶段，第一阶段的混凝土浇筑初期升温阶段以及第二阶段的混凝土硬化后期降温阶段。简单来说，第一阶段的产生原因是外表温度较低内部温度却保持持续升高所引起的混凝土表面开裂（ 常被误认为是因为混凝土表面泌水或养护不好等原因而造成的龟裂） 。第二阶段的产生原因为在核心混凝土进入降温阶段后，外部温度下降程度较内部温度小，因此会在混凝土的内部形成拉应力，而当拉应力过大超过混凝土的坚固度时，混凝土就出现了裂缝。当一二阶段的混凝土因内外温差大，或体结构物体形而产生贯通，严重危害了结构物的整体性以及其安全性。而当两阶段的拉压区重合时，一些受拉裂缝可能会产生闭合，这样一来在检测与鉴定温度裂缝时，将会很难明确鉴定，从而进一步加大了安全隐患。

3.控制大体积混凝土裂缝的重要性

如今我国加强各项基础设施建设、发展城市建设、重视农村建设，与此同时，人口的递增和对建筑物一味地追求高大，这使得建筑物规模越做越大，高度越做越高。因此大体积混凝土的运用也愈来愈广泛。大体积混凝土虽对强度的要求并不太大，但与此同时，对其的耐磨性、整体性、抗渗性的要求就相应有所增加。而正是因为大提琴混凝土相应增加的这些特性，它们大多都用于结构物的基础，从而履行分布不均匀的沉降和协调上部结构工作的功能。综上所述，大体积混凝土在目前的建筑方面起着举足轻重的作用。因此，对其技术方面的要求也越来越严格，防止其因技术方面或在施工阶段不合理而产生的工程事故。

4.控制大体积混凝土裂缝的方法

正如上述所论述大体积混凝土，因内外部温度有差所产生温度应力，使裂缝应运而生。由此可见，如何更好的控制混凝土的内外温度差，也就成为了如何更有效控制从而减少温度应力的关键。当设计有要求时，大体积混凝土的内外温度差应遵循要求来，当设计无要求时，

大体积混凝土的内外温度差不应超过 25℃，《混凝土结构工程施工及验收规范》对此如是说，浇注温度也不宜超过 28℃ 。由此可见，为了防止裂缝的产生我们应降低内外部温差，而降低内外部温差又可以通过改善混凝土自身条件或控制外部环境来达到。

4. 1 改善混凝土自身条件

所谓改善混凝土自身条件，即可以通过控制混凝土的绝对发热量或采取有效的措施，以达到降低混凝土内外温差的目的。控制混凝土的绝对发热量可以通过选择，合适的原材料，并，进行科学的配合完成。降低混凝土内外温度差则可以通过选择合适的施工方法，采取温度监控措施，选择性的采用个龄期强度的混凝土。

（ 1） 选择合适的原材料。混凝土的主要原材料是水泥，而水泥的水化热也正主要导致大体积混凝土的内部热量的产生。首先我们可以尽力使用低水化热水泥。其次我们可以采用掺加部分混凝土掺合材料来延长混凝土终凝时间的方法。然而矿渣水泥等收缩量较大，收缩应力也应在考虑范围内。三我们可以尽力减少水泥的用量，或增大粉煤灰的掺和量，使混凝土达到设计强度，又因水泥价格较高，故采用此方法可以达到降低成本的目的。

（ 2） 选择合适的骨料。骨量的优先采用原则应该是热膨胀系数小，含泥量低，当然我们也要强调骨料的连续级配。因为通过采用连续级配的骨料，可以提高骨料在混凝土中的体积，降低水泥用量，降低水化热。而在大体积混凝土的浇筑过程中，可按照工程师所设计的购买一些规定粒径的毛石，或掺加无裂缝的坚固大石块。首先使用石块可以降低水泥的用量从而降低水化热，其次，石块也可以吸收热量，从而使水化热得到进一步的降低。

（ 3） 添加外加剂并采用科学的适配比。大量实践表示，正如《混凝土结构工程施工及验收规范》所说，混凝土内外温差在 20 到 25 摄氏度以下时可以确保混凝土不开裂。实际上要达到这一条件非常困难，所以，我们就必须选择合适的外加剂，比如减水剂、膨胀剂以及粉煤灰等等。减水剂是一种在维持混凝土塌落度不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。高效减水剂加入混凝土拌合物后对水泥颗粒有分散作用，这样能改善其工作性，减少单位用水量，降低水化热。膨胀剂是一种化学外加剂，它可以加在水泥中，当水泥凝结硬化时，随水泥体积膨胀，从而起补偿收缩和张拉钢筋以产生预应力以及填充水泥间隙的作用。粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中搜捕下来的细灰，在混凝土中掺加粉煤灰节约了大量的水泥和细骨量减少了用水量，减少水化热和热能膨胀性。虽然水泥的水化热会随着粉煤灰量的增加而减少，粉煤灰量的大量运用会降低混凝土的早期强度，因此在参加粉煤灰的时候，还是应采用科学的适合配比。

4. 2 降低混凝土的内外温差

（ 1） 分块法浇筑。为了可以充分降低大体积混凝土的内外温差，从而在大体积混凝土施工过程中。经常采用分块浇筑的方案。分块浇筑分为分层浇筑法（ 分层浇筑法目前有全面分层法、分段分层法、斜面分层法 3 种） 和分段跳仓浇筑法。但分层浇筑法因为对时间要求过长。所以只可在时间充沛的条件下使用，以使得混凝土内部的水化热可以得到充分散发。然而分层浇筑法仍需注意以下两点： 一是分层浇筑法的中途间歇的时间不易过长，以免延长工程时间，并可能产生在上下层混凝土中的垂直裂缝； 二是分层浇筑法的间歇时间也不易过短，这样做不利于下层混凝土散热的同时，也会导致上层混凝土的升温。

（ 2） 降温措施。①降低入模温度。夏季施工时采用冰水拌和，砂石料厂遮阳，输送管道全程覆盖洒冷水等措施以降低入模温度。降低入模温度可以产生负温差，形成压应力，从而抵消内部文章引起的拉应力，防止产生裂缝； ②减少水化热升温。即上述的分块浇筑法可以减少水化热升温，与此同时，还有埋水管冷却法。③调节混凝土的内外温度。可采用外蓄内热的综合养护，减少混凝土浇筑时的暴露时间等方法。

5.结语

在经济社会大力发展的今天，建筑安全方面也得到了很高的重视。而大体积混凝土作为建筑的最基本点，我们需要给予其更多的重视，其中最主要的就是重视对大体积混凝土裂缝的控制。这从施工规范没有将其作为单独一节进行叙述，而将如何对大体积混凝土进行控制作为单独的一节进行编写可窥见。但就目前情况而言，如何控制大体积混凝土的裂缝很多还只是理念，需要加入实践进行完善，希望今后有更多的方法可以出现，使施工可操作性进行明显提高。

参考文献

[1]龚召熊.水工混凝土的温控与防裂[M].北京：中国水利水电出版社，1999.

[2]戴镇潮.大体积混凝土的防裂[J].混凝土，2001，（9）.