论大体积混凝土裂缝控制技术

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　　摘 要：混凝土结构施工过程中裂缝控制属于施工质量控制中的重要环节，对于整个工程施工质量具有较大影响，其中大体积混凝土裂缝属于施工期间常见问题之一。大体积混凝土一旦发生裂缝，将会影响混凝土结构的整体稳定性及可靠性，为此，必须对此问题加以研究控制。本文从大体积混凝土裂缝表现入手，对其出现的原因进行了深入分析，最后提出控制策略，为土木工程中的混凝土施工及管理提供参考意见。
　　关键词：土木工程;大体积混凝土;裂缝控制
　　引起大体积混凝土裂缝的主要原因是温度变化，温度变化产生的变形在混凝土内部和外部约束影响下，混凝土中存在较大的应力（特别是拉应力），导致混凝土开裂。大体积混凝土温度裂缝问题十分复杂，涉及工程结构的多方面，同时也是大体积混凝土施工过程中工程师关心的问题。因此，防止和减少裂缝的出现，并掌握大体积混凝土温度场的变化和温度应力的变化规律，进而从温度控制和应变控制等方面提出裂缝控制方案，对保证大体积混凝土施工质量和提高结构耐久性具有十分重要的指导意义。
　　一、大体积混凝土结构基本介绍
　　1.大体积混凝土结构的基本特点。相较于常规混凝土结构，混凝土浇筑量大、钢筋用量多、构件截面尺寸和体形大、工程条件复杂、施工难度系数大、施工技术要求高是大体积混凝土结构几个突出的基本特点。另外，大体积混凝土结构在实际施工过程中，由于水泥水化热所产生的热量、混凝土收缩、外界条件等原因给混凝土结构所带来的温度和收缩应力等影响明显大于普通混凝土结构。
　　2.大体积混凝土结构裂缝几种常见类型。裂缝是混凝土结构施工过程中易出现的普遍性问题，尽管实际施工中对于混凝土结构的设计是以承载能力极限状态为基础的，但裂缝却是多数工程正常使用标准的主要控制因素。因此，要想有效减少和避免裂缝的产生，了解大体积混凝土结构裂缝的类型是必要前提。根据现代混凝土试验研究和施工实际经验案例总结，大体积混凝土结构裂缝主要包括以下几种：①宽度不小于0.05mm、肉眼可见的表面裂缝、贯穿裂缝和深层裂缝。表面裂縫是指在构件表面所产生的裂缝，多由内外温差所致，一般发生在大体积混凝土结构浇筑初期;贯穿裂缝是切断结构断面、贯穿于整个构件截面的裂缝，对大体积混凝土结构的耐久性、稳定性和防水性等性能具有严重负面影响，由体积变形、温差和边界条件约束等因素引起;基础约束范围内的混凝土大面积处于拉应力状态下时容易发生深层裂缝。②宽度小于0.05mm、不可见的骨料裂缝、粘着裂缝和水泥石裂缝。存在于骨料本身的裂缝为骨料裂缝;存在于骨料周围和水泥石粘面上的裂缝为粘着裂缝;存在于骨料间水泥浆中的裂缝为水泥石裂缝。前者主要受外部因素影响较大，而后者则受材料本身影响较大。
　　二、大体积混凝土裂缝产生原因
　　一是大体积混凝土体积大、数量多，内部产生的大量水化热不易散发，而表面散热较快，形成了较大的内外温差。温差大于25℃时，混凝土内部产生较大的温度应力，当温度应力超过混凝土抗拉强度时，表面就会产生裂缝。二是大体积混凝土配合比设计不合理。水泥用量大，水灰比过大或过小，砂率过大;没有添加掺合料和外加剂;水泥和外加剂的品种选用不符合要求（不得选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥）;其他材料的质量不符合标准要求（砂子含泥量超标、石子级配不合格）等都是大体积混凝土形成裂缝的原因。三是施工过程中没有采取合理的施工工艺，混凝土的浇筑、振捣、养护等不符合要求。如振捣不均匀、漏振、没有采取二次振捣;一次浇筑过厚，浇筑时没有采取有效的降温措施;浇筑完成后的测温管理不到位等也是混凝土形成裂缝的主要原因。
　　三、大体积混凝土裂缝的控制策略
　　1.由前面介绍可知，大体积混凝土具有构件尺寸大、钢筋用量多的特点，且不同工程项目施工难度、混凝土结构设计、技术要求不同。而实际案例表明，对大体积混凝土结构进行科学、合理设计，是减少裂缝出现的一个基本保障。优化大体积混凝土结构设计，具体可以从两方面入手：（1）对钢筋进行合理配置。考虑造成裂缝的各种因素进行补偿配筋，按照密配筋、小直径的原则增加配置构造钢筋，使构造钢筋具备温度筋的作用，从而进一步提高大体积混凝土的抗裂性能。（2）采用永久性伸缩缝设计方法。该种设计方法在实际应用中能够有效减弱约束应力。按照国家相关设计规范要求，对大体积混凝土的结构框架、剪力墙结构、伸缩缝等进行合理设计，降低由结构设计不合理所引发的大体积混凝土结构裂缝可能性。同时，在结构设计上还应融入一些有效的裂缝预防措施，进一步减少大体积混凝土裂缝的出现。
　　2.选用水化热较低的水泥。若大体积混凝土厚度较大，需要尽量采用低标号水泥，其原因在于低标号水泥的水化热会低于高标号水泥，水化期间散发的热量会相对较小。此外，条件允许情况下，可考虑采用掺入火山灰、粉煤灰等材质的水泥，其原因在于掺外加剂的水泥的水化热会比普通硅酸盐水泥低40%左右。
　　3.控制混凝土温度变化。为有效控制混凝土自身的温度变化情况，可掺加缓凝型外加剂，由外加剂来减缓水化反应时间，使水泥水化初期阶段的速度维持在最低水平，减少水化热峰值的持续时间，最终达到降低升温反应的效果。另外，养护环节中可采用换热水管的办法对温度进行控制，具体操作为，采用单回路、双回路等方式强化混凝土结构内部温度的散发效果，以保证整个散热过程的均衡性。
　　4.加入膨胀剂。大体积混凝土浇筑施工期间，加入膨胀剂能够对裂缝加以控制，其主要原因为，加入膨胀剂能够促使混凝土硬化进程中具有膨胀作用，控制水泥使用量，进而在一定程度上降低水泥水化热。另外，膨胀剂能够有效地减弱大体积混凝土热胀冷缩量及化学收缩作用。基于此，土木工程建设中的大体积混凝土浇筑施工过程中应适当加入膨胀剂，另外要加强操作人员对于提高建筑工程质量的意识，加大对专业技术能力的培训，提高施工人员的操作能力，进而提高建筑项目的质量。在施工过程中一定要建立完善的管理制度，对于影响项目建筑质量的各种因素制定相应的防范计划，对项目进度和质量进行实施监督，防止意外情况的发生。
　　四、结语
　　混凝土裂缝是建筑工程施工中普遍存在的质量问题，不仅会降低混凝土的承载能力和抗渗功能，还会引起混凝土中钢筋的锈蚀和混凝土的碳化，降低混凝土的耐久性，影响建筑物的使用功能。所以，施工技术人员必须认真学习技术规范和施工方案，在实践中不断总结经验，采取各种有效的施工技术措施防止混凝土裂缝的形成，以保证建筑物的安全性、适用性和耐久性。
　　参考文献：
　　[1]陈桂林，姜玮，刘文超，曹万林.大体积混凝土施工温度裂缝控制研究及进展[J].自然灾害学报，2016，25（03）：159-165.
　　[2]李宗才.大体积混凝土裂缝控制与工程应用[D].青岛理工大学，2014.
　　[3]方兴绿.大体积混凝土裂缝成因与防治[J].山西建筑，2007（19）：128-129.
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