大体积混凝土裂缝分析与控制措施研究

【摘要】大体积混凝土受外界环境的影响因素较多，在实际应用中结合大体积混凝土的实际施工情况，认真分析大体积混凝土裂缝产生的原因并制定有针对性的处理措施，确保大体积混凝土工程的质量。

【关键词】大体积混凝土；热工应力；水化热；裂缝

1、大体积混凝土熱工应力场分析

在大体积混凝土浇筑前，由于混凝土的用量较大，很容易出现裂缝，必须提前做好各项指标的检测工作，减少或避免大体积混凝土质量通病的出现，确保大体积混凝土的质量。因此，在大体积混凝土建筑入模前，必须进行大体积混凝土热工应力分析。混凝土拌合温度采用下式计算：

TC=ΣTiMiCi /ΣMiCi

式中：Tc：混凝土的拌合温度（℃）；Mi：混凝土组成材料的重量（kg）；Ci：混凝土组成材料的比热（kJ/（kg·K）-1 ）；Ti：混凝土组成材料温度（℃）。

依据上式计算所得的混凝土拌合物温度，计算混凝土浇筑入模温度，计算式如下：

Ti=Tc+（Tq-Tc）（A1+A2+A3+…+An）

式中：Ti：混凝土浇筑入模温度（℃）；Tc：混凝土拌合温度（℃）；Tq：室外平均气温（℃）。A1 +A2 +A3 +...+An：温度损失系数，按以下规定取用：混凝土装卸和运转时，每次A =0.032；混凝土运输时，A =θt，t为运输时间（min），运输时间t取60min，θ取0.0032，搅拌运输车封闭式自卸；浇筑过程中，A = 0.003t，t为浇筑时间（min）。

2、大体积混凝土裂缝成因分析

2.1水泥水化热的影响

水泥是建筑工程中较为常见的建筑材料，其水化产生的温度可升高到20-30℃。大量的实践表明，混凝土在浇筑后3～5d时将达到最高值，由于混凝土内部温度的升高，其与外部温度形成温差，引起不均匀的膨胀与收缩，当受到约束时，混凝土表面将会出现裂缝。

2.2浇筑温度与外界气温的影响

混凝土工程一般露天作业，其受外界温度影响较大，很容易造成混凝土内部与表面温差较大，尤其对一些大体积混凝土基础结构平面尺寸较大的工程，在大体积混凝土浇筑过程中内部出现裂缝的现象较为明显，进而导致表面裂缝或形成贯穿性裂缝。

2.3混凝土收缩变形的影响

在大体积混凝土中，水泥水化热需要20%的水分，其余80%的游离水分将被蒸发。在实际混凝土工程中，由于多余水分的蒸发，在约束力的作用下将引起混凝土体积的收缩，从而导致其拉应力的产生，引起混凝土裂缝的出现。当应力值大于混凝土的极限抗拉强度时，混凝土即出现裂缝。

3、大体积混凝土裂缝控制措施

3.1降低水泥水化热

（1）在混凝土拌和料中加入级配良好、粒径较大的粗骨料和粉煤灰，或掺入高性能减水剂和缓凝剂，使混凝土的和易性得到有效改善，达到减少水泥用量，降低水泥水化热的目的。

（2）在降低水化热时，有时需要根据现场的实际情况，采用预埋冷却管进行强制降温，但必须注意控制进出口水温温差，一般控制在25℃。

（3）控制拌和用水的温度，为防止水泥水化热峰值提前上升，可采用冷水拌制混凝土。大量实践表明，4～13℃是控制水化热的最合适的温度。当外界气温为负温时，可采用30～40℃热水进行搅拌。

3.2改善养护制度

（1）在混凝土浇筑完成后，应加强对混凝土的保温保湿工作，使混凝土的温度缓慢降低。在混凝土冬季施工时，应采取合理的保温措施，避免由于温度的急剧变化对混凝土的质量产生影响。在进行混凝土保湿时，派专人对混凝土温度变化情况进行观测，随时调节养护温度，严格控制降温速率在0.9～1.5℃/d，保证大体积混凝土的内在质量。

（2）在养护过程中，出现偏差应及时进行调整保温及养护措施，并在作业前做好相应的保温材料的准备工作，在施工中随时按照预定的方案进行温度的监测，使温度控制在合理的范围内，防止因混凝土的温度及湿度梯度过大，对混凝土产生危害。

3.3改善约束条件，减少温度应力

对于不同的混凝土结构，应制定有针对性的处理措施，在进行分层或分块浇筑大体积混凝土时，应在板块之间设置水平或垂直施工缝，以放松约束程度，减少每次浇筑长度的蓄热量，从而有效防止水化热的集聚，减少温度应力的影响。

3.4提高混凝土的极限拉伸强度

在选择粗骨料时，一定要选择级配良好的骨料，以提高混凝土的密实性和抗拉强度，减少收缩变形，确保混凝土的浇筑质量。当采用多次投料法进行拌制混凝土时，可在其中加入引气剂，并辅以适当的振捣方式，达到不过振、不漏振，确保振捣均匀。

3.5加强试验数据分析

为了获得科学合理的实验数据，在大体积混凝土制备前，必须对对胶凝材料总量、水泥和矿粉用量、水胶比等影响混凝土水化热及收缩的主要因素进行试验，在试验中掺加一定的矿物料，在一定程度上可提高优质粉煤灰及矿粉的掺量，有利于控制混凝土的绝热温升，降低混凝土的水化热和水化温升。

结语：

综上所述，大体积混凝土裂缝产生的原因较多，为减少或避免大体积混凝土裂缝的产生，应加强对大体积混凝土施工前的各项指标的监测，严格控制大体积混凝土的浇筑过程，浇筑完成后做好大体积混凝土的养护工作，避免大体积混凝土因不规范施工导致裂缝的产生，影响大体积混凝土的质量。

参考文献：

[1]熊生威，盛云飞.浅析建筑工程中大体积底板混凝土裂缝问题 [J].江西建材，2017年08期.

[2]赵厦.大体积底板混凝土裂缝问题浅析[J].工程技术：文摘版，2016（11）：00063-00063.

作者简介：

王在亮，中国电建集团港航建设有限公司。