探析市政隧道大体积混凝土裂缝成因及控制措施

俞波

【摘要】我国在市政隧道工程建设中，大量钢筋混凝土的结构形式出现，使工程的抗震性与整体性都得到了大幅度的提高，但是，大体积混凝土裂缝的问题也越来越严重，如何做好大体积混凝土裂缝的研究与控制，对隧道施工来说显得十分重要。大体积混凝土一般造价昂贵，其经济意义非同一般。混凝土裂缝也成为人家普遍关注的问题，尽管我们在施工中采取各种措施，但问题仍然存在。本文对市政隧道大体积泥凝土裂缝的原因及控制措施进行了分析阐述，供参考。

【关键词】大体积混凝土；裂缝；成因；控制措施

1.大体积混凝土产生裂缝的原因

1.1荷载造成的裂缝

由于在工程设计阶段没有充分考虑施工过程中可能出现的开洞、凿槽等情况使实际施工过程中容易引起局部荷载的变化，这些局部的荷载变化在一定程度上会引起裂缝的产生.这些裂缝一般比较微小，很少对混凝土的安全使用造成影响，在传统的施工过程中，认为次应力对裂缝的影响是微乎其微的，一般在做设计预算时很少考虑。

1.2气温变化的影响

混凝土内部温度是指水泥水化热的绝热温度、浇筑温度和散热温度的叠加人体积混凝土在施工阶段，当气温下降，特别是气温骤降，会人人增加外层混凝土与混凝土内部的温度梯度，从而产生温差和温度应力，使混凝土产生裂缝

1.3混凝土硬化收缩变形。

混凝土在空气中凝结硬化时体积要缩小，产生收缩变形，这种变形不同程度的受到外部的约束，这种约束作用，就会在混凝土体内产生相应收缩应力，当产生的收缩应力超过当时的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土中产生收缩裂缝。影响混凝土收缩的主要因素有混疑土中的水泥用量、水泥品种以及结构的配筋率，混凝土中水泥用量越高，混凝土收缩就越大，构件的配筋率越大，对混凝土的收缩约束作用就越大，就越容易产生裂缝。

1.4碱一骨料反应引起的裂缝。

当混凝土中含有碱活性骨料和碱含量过高的水泥碱含量超过0.6%钠当量时），或受到含可溶性硫酸盐的水作用，反应的生成物遇水可产生膨胀，由于混凝土各组分体积变化特性的差异所造成混凝土不均匀应力，会破坏其内部结构，并影响水泥石与骨料颗粒之间的胶结，形成裂缝。

2.大体积混凝土裂缝的危害

大体积混凝土会产生很多危害，一般在市政隧道施工中会表现为以下方面：

2.1裂缝使工程整体性受到破坏

隧道工程量大，需要大型的混凝土面板。而外面环境对混凝土面板的截面厚度造成早期的温度裂缝，这种情况很容易产生渗漏，不利于大体积混凝土的施工。如果继续进行施工，裂缝的渗漏水就会使隧道工程的整个使用功能受到影响，水量会造成一部分损失，而裂缝更加会使隧道工程的大体积混凝土面板大大缩短使用年限。

2.2裂缝使工程结构无法保持耐久性

裂缝过大，就会渗入水与氧气，形成锈蚀面。而钢筋的锈蚀相对于普通锈蚀来说，锈蚀发展的更快，危害也更大。锈蚀会使混凝土的结构顺筋开裂，使工程的结构耐久受到影响，产生重大的危害。

2.3裂缝使工程的美观受到影响

大体积混凝土的裂缝过宽会给人带来强裂的危险感觉和不舒服的感觉，裂缝会破坏工程整体的美感。现代工程建筑，我们不仅要追求工程的质量，也要追求工程的外观美感，所以大体积混凝土裂缝影响了工程美感也要作为重点解决的问题之一。

3.大体积混凝土裂缝的控制措施

市政隧道在大体积混凝土使用的过程中，要尽量避免裂缝情况的发生，只有采取有效的控制措施，才能使市政隧道工程顺利完成。

3.1大体积混凝土要确保质量

大体积混凝土要做好质量的控制，可以通过以下几点来实现：

使用低热水泥：因为使用低热水泥后，可以使混凝土在升温过程中降低温度，使内外温差减小，防止由于温度原因产生的裂缝。而水泥的具体用量，也要根据隧道工程的实际需要进行计算。

控制砂用量：一般情况下，隧道混凝土的施工中，要使用大量的砂或者石含泥，而具体的用量也要进行严格的控制，一般不能超过1%，这个用量在计算中并不包含有机杂质。

骨料选择：骨料要嚴格按照要求选择，尽量选择粒径大、强度高的骨料，经过计算和比较，有些工程可以使用人工骨料，而条件具备的工程所在地最好选择石灰岩做骨料。

3.2控制温度裂缝采取的措施

水泥的水化作用会在大体积混凝土的内部迅速升温，收缩会使混凝土产生裂缝，使隧道工程的质量受到影响。所以，要解决温度引起的裂缝问题，就要在混凝土施工前做好分析和精确的计算，而且混凝土的温差问题也可以采取蓄水的养护或混凝土表面的保温等措施，都可以有效控制混凝土裂缝的产生。对混凝土表面要及时采取养护的措施，可以使表面的砂石加固，起到很好的防裂效果。

大体积混凝土在施工中，可以选择在基础的垫层和大体积混凝土中增加冷却水管的敷设，这样可以有效控制温度产生的裂缝问题。将混凝土内部与外部的温差控制在25℃以内。当混凝土的强度提高时，养护的条件也要相对提高。

3.3大体积混凝土的优化设计

大体积混凝土都会使用大量的砼水泥，而砼水泥的水化热裂缝都是以两种方式表现出来：表面裂缝和贯穿性裂缝。

表面裂缝：砼水泥的水化热在放热结束后，大体积砼就会慢慢降温，而且温度并不会继续升高。在降温过程中，由于砼在收缩就会使地基或者模板等结构严重受到影响，对外部的约束作用也会受到影响，大体积混凝土出现形变，最终形成贯穿性裂缝。要控制这种现象，最好的措施是使用价格便宜的低强度水泥，可以使混凝土在后期的强度符合工程建设的要求。而混凝土内包含的钢筋保护层厚度也要尽量取其最小值。

裂缝发生的过程中和保护层厚度一般是成正比例的。可见，市政隧道工程的实际施工中，一定要尽量避免使用过厚的保护层，防止裂缝的发生。

3.4大体积混凝土的现场监控

经过工程实践可以发现，大体积混凝土的施工现场，做好现场的监督管理与检测试验，可以更好的控制混凝土温度，控制裂缝的发生。现场监控进行信息化管理是十分必要的。市政隧道工程在进行大体积混凝土施工时，浇筑会使混凝土内外产生巨大温差，做好温差的测试，降温速度的测试和周围环境温度对混凝土降温影响的测试都十分重要。

在现场的监测中，大体积混凝土进行浇筑时，对温度的监测要设计好多个监测点，选择好温度监测点的监测范围，设定合适的测温区，而测温区范围内的各个温测点也要做好平面的布置和安排。根据施工现场实际混凝土的浇筑面积，对温度监测做好分布和数量的安排，确定的监测点最少要安排四处。根据混凝土浇筑的厚度，测点的数量不能低于五点。

4.结语

以上对大体积混凝土的裂缝与控制措施进行了初步阐述，虽然学术界对于大体积混凝土裂缝的成因有不同的理论，但对于具体的控制和改善措施意见还是比较统一，同时在实践中的应用效果也是比较好的，具体施工中要靠我们多观察、多比较，出现问题后多分析、多总结，结合多种预防处理措施，大体积混凝土的裂缝是完全可以控制在允许的范围内。

参考文献：

[1]曹华.大体积混凝土裂缝控制技术初探[J]. 河南水利，2013（2）

[2]杨淑琴.浅谈大体积混凝土裂缝的控制[J].山西建筑，2011（7）