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大体积混凝土施工的裂缝预控

天地建设（广州）股份有限公司
摘要：大体积混凝土裂缝在混凝土建筑施工中出现几率较大，外部荷载引起的可能性较小，通常是由于混凝土自身应力产生的，混凝土水化过程温度将发生变化，从而产生热应力。大体积混凝土施工裂缝给建筑物带来较大的危害，影响到建筑结构的安全性和稳定性。本文将对大体积混凝土施工裂缝预控进行探讨。
关键词：大体积；混凝土；裂缝；预控
钢筋混凝土建筑中，大体积混凝土构件常常会出现裂缝，使构件承受荷载的能力降低，对建筑安全产生较大影响。大体积混凝土施工中，对施工裂缝进行预控是确保建筑物安全性和稳定性的重要手段[1]。
一、大体积混凝土施工裂缝形成原因
裂缝是大体积混凝土施工中多发的质量问题，产生的原因也多种多样，其中原因包括混凝土水化温度的变化、混凝土构件的结构合理性、混凝土品种和强度等级以及模板变形、基础沉降等原因产生的。而由于混凝土硬化期间产生大量水化热，是构建内部温度上升，混凝土构件表面产生拉应力。而在硬化后期降温过程中，温度降低也产生较大的拉应力，当这种拉应力超出了混凝土的抗裂能力极限时，就造成大体积混凝土施工裂缝。
二、大体积混凝土温度应力分析
应力主要包括自生应力和约束应力，自生应力是内部温度变化结构本身相互约束而产生的温度应力；而约束应力则是结构受到外部分界的约束，是混凝土构件的形变受到限制产生的应力。在大体积混凝土施工中，裂缝的产生往往受到这两种应力的同时作用。混凝土热应力变化通常包括三个阶段：
（一）混凝土浇筑——放热结束阶段
这是混凝土施工的早期阶段，这个阶段一般约为30天，这个过程中混凝土由于水化作用，产生大量的热量使温度持续上升，当温度到达最大值后，混凝土开始降温。在这个阶段中，混凝土的弹性模量的变化，使混凝土应力产生，应力使裂缝产生的重要因素。
（二）放热结束——温度稳定阶段
这个阶段所产生的温度应力主要来自于混凝土冷却过程中和外界温度变化产生的，这个阶段的应力将于早期的内部形成的应力相叠加。在这个阶段，混凝土弹性模量变化不会受到太大的影响。
（三）温度稳定——使用阶段
这是混凝土施工的后期阶段，混凝土完全冷却，温度应力主要来自于外界温度的变化产生的，外界温度产生的应力，将于此前产生的残余应力相叠加。
三、大体积混凝土施工裂缝预控措施
（一）通过优化设计，对施工裂缝进行预控
在大体积混凝土施工设计阶段，结合工程部位与设计强度要求，在钢筋的配筋上进行合理设计能够降低混凝土自身所承担的外部边缘应力，降低大体积混凝土施工裂缝的发生几率。另外，对混凝土的材料选择和骨料级配进行优化，能够减少混凝土施工裂缝。例如：采用C40等级混凝土，用R60替代R28；选用非早强型普通硅酸盐混凝土，骨料采用级配良好的河中砂，掺合料选用Ⅱ级粉煤灰，外加剂选用JM-Ⅲ型混凝土高效增强剂，采用合理的配比（见图1）可以改善混凝土的基本性能，实现对大体积混凝土施工裂缝预控的目的，同时，由于采用粉煤灰替代部分水泥，也降低了施工中的成本[2]。
图1C40混凝土配合比
（二）分层法浇筑混凝土，减少大体积混凝土施工裂缝
混凝土分层浇注法包括全面分层、分段分层和斜向分层三种方法。在采用分层浇筑方式进行大体积混凝土构建施工时，要对浇筑的表面浮浆、松动的石子和软弱的混凝土层进行清理，确保能够露出粗骨料。
1、全面分层
全面分层浇筑法施工重点在于时机的把我，要在第一层混凝土还未初凝，就要完成第二层混凝土的浇筑，这种施工方式比较适合于平面尺寸不大的工程构件，在浇筑过程要严格振捣，来确保大体积的混凝土构件的质量。
2、分段分层
分段分层适用于厚度不大但是面积较大的工程构件，在进行此类的大体积混凝土构件浇筑时，混凝土单位时间内投放量较少，采用这种方式对降低混凝土施工裂缝具有较好的作用。
3、斜向分层
这种方法适用于大体积混凝土构件，长度远远大于大于厚度时进行斜向分层混凝土浇筑时，斜面的坡度不大于1/3，通过分层浇筑混凝土的方法，要对浇筑的速度进行控制，减小混凝土浇筑层的厚度，这样能够利用浇筑层面进行散热，降低混凝土温度拉应力，减少混凝土施工裂缝的产生。
（三）通过拆模时间的把控，减少大体积混凝土施工裂缝
工程项目施工现场施工条件具有多样性，有很多地区温差较大，环境的温度对大体积混凝土施工裂缝具有较大的影响。在混凝土施工完成后的拆模阶段，要对拆模时间进行把控，尤其在温差较大的气温下拆模，要做好拆模后的混凝土温度的保护，降低外界温差给混凝土带来的影响，减少大体积混凝土施工裂缝的发生几率。
（四）通过温度保护，降低大结构混凝土施工裂缝的发生
混凝土表面保护在避免出现混凝土施工裂缝中具有重要的作用。采用泡沫塑料作为大体积混凝土表面保护材料较为经济使用，目前被很多工程采用，都具有较好的效果。不同的泡沫塑料材质所带来的保温、保湿效果和物理性能也不相同（见图2），要根据混凝土施工质量要求和材料价格进行合理选择。
图2泡沫塑料的物理性能
大体积混凝土施工中，表面保温板采用聚苯乙烯保温板较为适合。
（五）通过人工养护，减少大体积混凝土施工裂缝
大体积混凝土构件养护的过程，除了能够保证混凝土充分水化，达到混凝土强度和耐久性指标外，还能够提高混凝土均质性，提高大结构混凝土构件强度，减少裂缝的产生。许多钢筋混凝土工程施工中，尤其是大体积混凝土构件，养护过程通常采用养护剂来完成。混凝土养护剂能够延长混凝土养护时间，尤其在不便于采用浇水的方式进行养护的结构部位，例如：垂直大体积混凝土结构等，采用养护剂能够轻松实现，并达到较好的均质效果，降低结构的裂缝发生率。目前广泛采用的混凝土养护剂主要包括溶剂型和水乳型两大类。当前使用最广的是有机材料和无机硅酸盐复合养护剂，这种养护剂能够和水泥发生反应形成一体，在价格上具有较大优势，同时，稳定性能很高，对预防混凝土开裂具有较好的作用[3]。
结束语：
混凝土脆性较大，在大体积混凝土施工中常常会产生裂缝，给建筑带来较大的安全隐患。要实现对裂缝的预控，就要从施工的设计、材料选取、施工工艺以及混凝土养护等多方面入手，减少裂缝的发生，从而实现建筑项目施工质量的提高。
参考文献：
[1]李凡.大体积混凝土施工温度裂缝控制研究及进展[J].中国建材，2018（4）：124-125.
[2]曹楠.大体积混凝土施工温度裂缝控制研究及进展[J].建材与装饰，2018，No.538（29）：56.
[3]陶然，李绍平，黄睿奕.码头胸墙大体积混凝土裂缝成因分析及防裂措施[J].水运工程，2018，No.542（5）：189-194.

-全文完-