建筑工程大体积混凝土温度裂缝控制研究

王金龙 张童 王哲 逄洪懿 刘健

【摘要】随着建筑行业的蓬勃发展，大体积混凝土的应用变得极为广泛，但大体积混凝土易产生裂缝，严重影响施工质量，因此如何避免和控制大体积混凝土裂缝的产生就显得尤为重要。本文在确定裂缝类型的基础上，先分析裂缝产生的原因，然后从材料配合比、浇筑方法和养护条件等方面提出施工建议，进而为大体积混凝土的施工提供参考。

【关键词】大体积混凝土  裂缝  施工方法  混凝土养护

一、引言

近年来随着我国建筑行业的快速发展，各种大型建筑拔地而起，虽然不同建筑地质条件的不同，其基础结构形式也存在差异，但是大型建筑的大型构件均为大体积混凝土构件。然而对于大体积混凝土而言，施工过程中若因处理或控制不当，会导致结构产生温度裂缝，给结构带来隐患。因此，确保其大体积混凝土施工质量是项目土建施工最为重要的一项要求。

二、大体积混凝土结构裂缝的类型

按照其机理分析可分为收缩裂缝、温差裂缝和安定性裂缝三种。收缩裂缝是由于混凝土逐渐散热和硬化导致其体积收缩，当收缩应力超过混凝土极限抗拉强度时，便会在表面产生收缩裂缝。温差裂缝是混凝土内部和外部的温差过大产生的裂缝。安定性裂缝是由于水泥安定性不合格而引起。

三、大体积混凝土裂缝产生的原因

（1）温度变化。在混凝土浇筑过程中，混凝土内部温度会随着外界温度的变化而变化。同时混凝土体积也随温度的变化而变化，因此混凝土内部易产生拉应力，从而产生裂缝，影响施工质量。当外界温度突然下降时，混凝土内外之间会形成较大的温差，进而产生温度变形，即产生温度裂缝。同时，在高温条件下，大体积混凝土散热量较少，混凝土中的温度通常达到60-65℃，且持续时间较长。因此，应采取温度控制措施，防止混凝土内外温差引起的温度应力。

（2）水泥水化热。在水化热的过程中，水泥会释放一定的热量。由于大体积混凝土结构截面尺寸大，内部产生的热量不易散失，因此形成较大的内外温差，进而形成收缩应力和温度应力。如果结构温差较大，出现裂缝的可能性也较大。

（3）混凝土的收缩。混凝土中约80%的水需要蒸发，约20%的水用于水泥硬化。如果混凝土在收縮后仍然保持饱和状态，它可以继续膨胀并恢复到原来的体积。干湿交替易引起混凝土体积的变化，使混凝土内部形成强烈的收缩应力，导致混凝土开裂。

四、合理选择混凝土的原材料

除了上述因素的影响外，混凝土的配合比也是关键因素之一，选择合理的材料和配合比对于降低混凝土内部温度具有重要的作用。

水泥是混凝土施工重要原材料材料。但水泥水化过程中放出大量的热，为减少水泥水化热，可以增加粉煤灰、矿粉的用量比例，也可通过降低用水量，从而减少混凝土中水泥的用量比例。对水泥进行现验收时，除常规的水泥包装上的代号和标号，包装日期等进行核对外，还应检验是否受潮，并严格做好水泥运输和储存。

此外细骨料要按照粗粒径多，中粒径适中，细粒径少的原则进行筛分。选择粗骨料时，在保证合理的级配的基础上减少有害杂质的含量。

五、大体积混凝土施工方法

（1）跳仓法施工。跳仓法施工的关键步骤如下：首先将需浇筑大体积混凝土的区域分为多个小面积工作区域，浇筑时需要依照跳棋的方式方法进行施工。即在一方浇筑区域完成浇筑后，需要跳过相邻区域，直接对第三区域进行浇筑施工，直至达到最后区域，再对未浇筑区域依次进行浇筑。此种浇筑方式可有效避免混凝土由于内外温差而收缩产生裂缝。虽然跳仓法效果显著，但是也存在弊端，即当大体积混凝土浇筑面大于40㎡时，则不宜采用此方法。

（2）控制大体积混凝土温度。养护大体积混凝土，不但要保证强度，还要保证不出现裂缝，所以需要控制温度来保证达到这两个要求。控制温度主要就是降低混凝土内部温度和浇筑温度之差。首先，应尽量减小浇筑层厚度，以便加快混凝土散热速度。如若混凝土厚度无法改变，且混凝土的内外温差相对来说较大时，可以在其内部预埋设钢管通冷水，进行水循环，以达到降低混凝土内部温度，减小温差的目的。其次，保温法同样行之有效，应采取保温保湿养护。混凝土中心温度与表面温度的差值不应大于25℃，混凝土表面温度与大气温度的差值不应大于20℃。养护时间不应少于14d。保温法主要是在混凝土表面覆盖具有保温性能的材料形成保温层，从而达到减缓散热的速度，降低内外温差的目的，进而不断提高混凝土的强度，避免裂缝的产生。

六、大体积混凝土养护施工技术

在浇筑和振捣完大体积混凝土之后，还需要做好其养护工作。洒水养护的时间随混凝土用料品种和添加的外加剂的不同而不同，其中采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥的混凝土，其养护时间不得少于7天。采用缓凝型外加剂或有抗渗等要求以及高强度混凝土，不少于14天。

具体的养护施工工艺技术包括内容有以下两点：

（1）做好混凝土的抹平施工等工作。鉴于超高层建筑工程中的地基部位的混凝土非常容易因为其内部环境温度的改变而形成比较大的内外温度差，从而产生温度应力，出现裂缝等质量病害。所以在浇筑完毕后要做好抹平施工等工作，且要进行3次以上。

（2）做好抹平施工工作后续的覆膜施工工作，使其可以维持较为良好的湿润度。例如，对超高层建筑基底的底板与梁台处利用塑料薄膜或麻袋实施覆膜工作，并要持续2周以上的时间进行养护施工的相关工作。具体做法需要结合其外部环境以及混凝土的发展强度等因素进行综合考虑。

七、结论

本文对大体积混凝土结构的关键施工方法进行了论述，在提出大体积混凝土结构裂缝类型的基础上，研究了大体积混凝土裂缝产生的原因，以及从混凝土配合比、混凝土施工方式及养护等方面多角度分析如何避免裂缝的产生，从而保证施工质量，可为大体积混凝土现场施工提供指导作用。

参考文献：

[1]林丽星.片筏基础大体积混凝土承台梁施工技术应用研究[J].城市建筑，2019，16（32）：143-145.

[2]毋扬贵.建筑工程中大体积混凝土结构施工技术研究[J].建材与装饰，2020（01）：47-48.

[3]陈如森.大体积混凝土浇筑技术在建筑施工中的应用[J].四川水泥，2020（02）：31.

基金项目：辽宁科技学院大学生创新创业训练计划项目（项目编号：2020

11430104）。