探析大体积混凝土防裂措施

杨 涛

(青岛康力商砼工程有限公司，山东 青岛 266205)

1 大体积混凝土的概念

针对大体积混凝土，尽管当前我国并未给出明确的定义与标准，但基本上已经形成了共识，也就是当混凝土结构太大的时候，应运用技术手段将因为水化热形成的体积变形有效解决，促使开裂影响最大化减少的混凝土便叫作大体积混凝土[1]。立足于我国相关文件规定，混凝土结构物中实体的最小尺寸超过1米的部分所用的混凝土被叫作大体积混凝土。现阶段，大体积混凝土裂缝的类型主要有结构型裂缝和材料裂纹两类：首先，结构型裂缝，此裂缝产生的主要原因是受外负荷的影响，结构的二次应力和主要应力形成的裂缝。其次，材料裂缝，此裂缝的主要原因是混凝土收缩和温度应力引发的裂缝。大体积混凝土的施工需要投入较长的时间，在混凝土浇筑与施工过程中，这时候设计负荷未完全作用在混凝土上，所以因为外负荷造成大体积混凝土裂缝出现的概率并不大。

2 大体积混凝土裂缝的危害

混凝土主要由水、水泥、砂石骨料和其他外加材料组成，是一种非均质脆性材料。因为混凝土结构自身和施工的影响，硬化成型的混凝土结构内部会有诸多气穴和微孔隙的问题。通常而言，微裂缝是一种无害裂缝，几乎不会直接影响混凝土防渗和承重效果[2]。但是，受温差影响或荷载作用，混凝土结构的微裂缝会有所扩大，通常串联在一起，最终形成我们经常见到的裂缝，即混凝土裂缝。

只要大体积混凝土有显著的裂缝出现，特别是基础贯通裂缝，通常会危害建筑主体结构位置，如促使构件承载力和结构耐久性降低等，严重的时候，甚至会对建筑主体的使用效果造成危害。最关键的是，若是工程混凝土结构裂缝问题严重，长此以往，很容易影响地基结构的稳定性，引发严重的不均匀沉降问题。这样便会严重危害工程质量。

3 大体积混凝土裂缝形成原因

3.1 沉降原因

在建筑工程施工过程中，只要有建筑物或地基不均匀沉降问题出现，便会促使混凝土构件出现拉应力以及剪应力等现象，若是这种应力超出自身可承受范围，便会导致沉降裂缝出现，进而导致混凝土构件变形和弯曲[3]。之所以出现此问题，第一，是因为建筑物地基边坡受到外力影响，地面高度差较大，这种因素极易导致深层裂缝以及贯穿性裂缝问题出现，进而对建筑体造成极大的危害；第二，是因为工程地基中有诸多淤泥以及杂填土，进而促使其承载能力与强度降低，当其承受的荷载量较大时，沉降裂缝问题出现率便很高；第三，是因为地基土下面有软土层或暗沟等，以及地基中存在分布不均、土质程度各不相同等问题。

3.2 材料原因

混凝土裂缝出现的主要原因是水泥和粗细骨料质量不达标，在混凝土构件施工中，部分活性骨料可能和碱骨料发生化学反应，从而影响混凝土构件质量，比如混凝土膨胀或疏松等，从而为之后埋下诸多隐患，进而降低混凝土构件承载能力，与此同时，水泥压力、自重以及扬压力也是造成混凝土裂缝出现的重要因素。

3.3 混凝土内外温差过大

大体积混凝土具有表面系数小、结构断面厚等特点，所以在浇筑的时候形成的热量难以散发，如果没有运用有效的保温手段或环境温度太低，将会加大混凝土内外温差，从而致使裂缝出现。主要原因有下述几个方面：首先，混凝土构件浇筑后并未采取有效措施做好保温和养护工作；其次，混凝土构件分层和分段太厚重；最后，环境温度太低，水泥水热化过大。

3.4 塑性收缩裂缝

处于塑性状态的混凝土，也就是还没有硬化、凝结前的混凝土，受水分蒸发等因素的影响，塑性收缩裂缝的出现率较高，此裂缝深度较小，在混凝土构件表面较为常见，在干热或大风天时极易发生，裂缝长度和宽度分别在20cm左右、1～5mm左右，具有形状互不连贯，两端长度不同等特点。受大风或高温的影响，混凝土处于塑性状态，基本上可以说没有强度，所以混凝土构件极易出现早期自收缩和塑性沉降收缩和进而出现裂缝问题。

4 大体积混凝土防裂措施

4.1 设计措施合理

必须确保混凝土总体配筋量的充足性，合理设置构造筋，根据一定的直接与间距排列、布置配筋，以此确保达到最小配筋率的要求，因为钢筋可以确保大体积高强混凝土产生的拉应力的平衡性，从而促使混凝土抗裂性能提升。要想有效防止因为应力集中突然改变结构，应积极运用有效措施管理容易出现应力集中的部位，将暗梁增设在边缘容易开裂之处，促使配筋率增大，促进混凝土极限抗拉强度增强。同时，应把施工温度纳入考虑范围，对后浇带进行合理设置，每隔30m 设置施工后浇带，其宽度为80cm～100cm，通常保留时间在60d以上[4]。

4.2 合理选择混凝土原材料

4.2.1 水泥的选择

大体积混凝土出现温度裂缝，主要是因为积聚了大量的水泥化热，导致早期升温和后期降温现象出现。所以，低水化热的水泥是最佳选择，以将水热化带给混凝土裂缝的影响最大化减小，详见表1。

表1 实测值与中低热水泥水化热标准值对比表

4.2.2 骨料的选择

应优先选择含泥量低和热膨胀系数小的骨料，同时对骨料的连续级配进行强调，若是条件允许，应尽量使用大粒径的骨料。如此，首先，骨料的强度比水泥胶体大很多，可以对混凝土的收缩变形进行控制；其次，运用连续级配的骨料，可以促进骨料在混凝土中的占比增多，促使水泥用量显著减少，从而将水化热降低。

在浇筑大体积混凝土时，可以根据设计，对一定量规定粒径的毛石进行抛埋，将粒径为150mm～250mm、冲洗干净、没有裂缝的坚固大石块掺入。如此，既可以将水泥石总用量减少，进而使水泥用量减小，降低水化热，同时石块也能将发热量吸收，可以显著降低水化热，这对裂缝的控制极为有利[5]。

4.2.3 外加剂的选择

第一，在混凝土强度和易性得到满足的基础上，为了有效控制水量，需要将适量的高效减水剂掺入其中。这样做可以促使混凝土的单位用水量减少，促进混凝土的早后期强度以及和易性提高。

第二，可以在普通水泥混凝土中掺入膨胀剂。如此，可以促使混凝土发生微膨胀对收缩进行补偿，同时基于相关约束，在混凝土中对0.2MPa～0.8MPa的自应力进行构建，将收缩过程推迟，确保混凝土有足够的时间将抗压强度和抗拉强度显著提高。

除此之外，还可以将适量的粉煤灰加入。粉煤灰可以使混凝土的和易性得到改善，将胶凝物质增多，减少混凝土的水灰比，显著降低早期水热化。据相关实验证实：将水泥用量15%的粉煤灰掺入，可以降低约15%的水化热。

4.3 运用合理的施工方法

针对大体积混凝土来说，合理的施工方法可以有效防止裂缝产生。所以，施工人员必须采用规范的施工技术开展大体积混凝土施工工作，制定切实可行的大体积混凝土浇筑方案，以有效预防裂缝的产生。在大体积混凝土施工过程中，可以采用分层的方式，而此方式又分成斜面、分段和全面分层三类。全面分层应按照竖向展开施工，将大体积混凝土分为不同层次，完成第一层浇筑后，应在混凝土还没有初凝时马上进入浇筑下一层，然后再一层一层进行浇筑，这种施工方式可以让大体积混凝土更好地散热，防止温度不断升高。但应注意，只有在小面积建筑工程中适合应用全面分层的混凝土浇筑方式。就部分大面积建筑工程而言，可以借助分段分层的方式展开混凝土浇筑工作，这种方法应朝着水平方向进行，斜面分层的方法则在长条状结构施工中十分适用。

4.4 大体积混凝土养护措施

大体积混凝土养护的关键点是使温度和湿度的适宜性得到保证，使混凝土内外部温差得到有效控制，为混凝土强度的正常发展提供保障，以免出现混凝土裂缝。在养护大体积混凝土的过程中，不仅要提高混凝土的强度，同时需要对混凝土的温度进行控制，防止温度变化致使混凝土裂缝产生。大体积混凝土养护温度控制措施主要有：首先，混凝土内外温度之间、混凝土表面温度和室外最低气温之间的相差不能超过20℃，抗裂能力充足的结构混凝土，温差应保持在25℃～30℃之间。其次，在拆除大体积混凝土模板的过程中，混凝土的内外温度之间、表面温度和外界气温之间的温差不能超过20℃。再次，大体积混凝土可以借助内部降温法促使混凝土内外温差降低。内部降温法主要是借助将水管预埋在混凝土内部，把冷却水注入，促使大体积混凝土内部的最高温度降低，浇筑完大体积混凝土后要第一时间冷却。最后，将锯末、湿砂、草袋等保温材料覆盖在大体积混凝土结构表面以及模板外侧，促使混凝土散热速度放慢，同时确保大体积混凝土内外部温差始终保持在20℃以下。将混凝土养护时间延长，混凝土拆模后第一时间覆盖保护，以免受到环境气温降低的影响，防止早中期裂缝出现。

5 结语

总而言之，现阶段，我国经济发展日益加快，工程项目数量不断增多，在此形势下，大体积混凝土的应用越来越广泛。但在大体积混凝土施工中，尽管具有诸多优势，如果不能科学合理地有效处理，在实际应用中仍会出现一些裂缝现象。导致大体积混凝土裂缝出现的原因多种多样，大体积混凝土的裂缝和施工极其构筑物息息相关，难以确保构筑物使用的安全性。在设计和施工过程中，设计人员与施工人员应树立较强的混凝土防裂意识，从各个方面入手，加大对混凝土防裂技术的应用力度，确保混凝土施工质量，防止出现混凝土裂缝超标的情况。