杜 鵬 王 敏 李 艷

(焦作大學(xué)，河南 焦作454000)

1 基本概念

大體積混凝土目前在國際上沒有統(tǒng)一的定義。美國混凝土學(xué)會的定義是:任何現(xiàn)澆混凝土，其尺寸到達必須解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，即最大限度減少開裂影響的，即稱為大體積混凝土。日本建筑學(xué)會的標(biāo)準(zhǔn)定義是:結(jié)構(gòu)斷面最小尺寸在80 cm 以上;水熱化引起混凝土內(nèi)的最高溫度和外界氣溫之差，雨季超過25 ℃的混凝土，稱為大體積混凝土。我國《GB 50496－2009 大體積混凝土施工規(guī)范》對大體積混凝土作了如下定義:大體積混凝土是指混凝土結(jié)構(gòu)物最小幾何尺寸在1 m 以上的混凝土，或預(yù)計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土。

2 常見問題及危害

混凝土屬于剛性體，主要特點為抗壓強度高、抗拉強度低、延伸率微小、易產(chǎn)生收縮裂縫。由于大體積混凝土澆筑的量比較大，水泥在凝結(jié)硬化過程中要散發(fā)大量的水化熱，從而使混凝土內(nèi)部溫度升高，所以混凝土澆筑后會形成比較大的內(nèi)外溫差，就會存在一定溫度應(yīng)力，從而形成變形裂縫。因此解決大體積混凝土裂縫成為當(dāng)前必須解決的問題。

大體積混凝土裂縫按出現(xiàn)的深度不同可以分為貫穿裂縫、表面裂縫、深層裂縫。這些裂縫會帶來一系列的建筑工程質(zhì)量問題，首先混凝土表面裂縫的存在會影響構(gòu)件美觀;其次表面裂縫對混凝土的耐久性也產(chǎn)生一定的影響，由于裂縫直接嵌入結(jié)構(gòu)體，所以將減小混凝土保護層厚度，給鋼筋銹蝕留下隱患;另外施工時要對裂縫進行二次處理，費工費料。

3 裂縫形成因分析

主要有兩方面的因素:一是內(nèi)部因素，主要指由于大體積混凝土施工過程中內(nèi)外溫差過大而產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變，從而形成裂縫;二是外部因素，混凝土結(jié)構(gòu)受到的各種約束，這些約束可以阻止混凝土收縮變形。

3.1 溫度因素

大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的主要原因是由溫差引起的。當(dāng)內(nèi)外溫差達到一定程度，拉應(yīng)力超過混凝土的極限抗拉強度，混凝土的表面不可避免的就會出現(xiàn)裂縫;混凝土拆模前后，表面溫度降低很快，而內(nèi)部相對較慢，也會形成溫差，導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生;澆筑之后混凝土內(nèi)部的最高溫度與溫度降低后的最低溫度之間的溫差，也就是內(nèi)部溫差。

3.2 混凝土收縮

不同的水泥品種，收縮量也不同，其中中低水化熱水泥和粉煤灰水泥具有較小的收縮量。用水量和水泥用量越高，混凝土的收縮相應(yīng)就會越大。

3.3 沉陷裂縫

沉陷裂縫的產(chǎn)生是由于結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不勻、松軟，或回填土不實或浸水而造成不均勻沉降所致?；蛘咭驗槟０鍎偠炔蛔?，模板支撐間距過大或支撐底部松動等導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)沉陷裂縫［1］。

4 裂縫控制措施

4.1 材料控制

(1)采用低水化熱水泥。水化熱的大量積聚使混凝土出現(xiàn)早期溫升以及后期降溫，因此必須降低水化熱，采用早期低水化熱水泥，水泥的水化熱主要是由礦物成分及細度決定的，所以如果要降低水泥產(chǎn)生的水化熱，就需要選擇適宜的礦物成分和細度模數(shù)，通過大量的試驗證明:水泥中鋁酸三鈣和硅酸三鈣含量越高，產(chǎn)生的水化熱就越高，所以要選擇鋁酸三鈣和硅酸三鈣含量低的水泥。我國己生產(chǎn)的低水化熱水泥，有中熱硅酸鹽水泥、低熱微膨脹水泥，以及大壩水泥和最新研制成功的高貝利特水泥等。

(2)摻加粉煤灰及外加劑。在混凝土中摻入一定量的活性混合材料，如粉煤灰等。在改善混凝土的性能的同時，高摻量粉煤灰對水泥水化動力學(xué)參數(shù)有一定影響，從而改變了水泥水化放熱過程，在水泥水化初期大幅度的降低了混凝土的最大溫升，減小了內(nèi)外或不同澆筑層的溫差，從而減少了早起熱裂縫的出現(xiàn)幾率［2］。總之，高摻量粉煤灰混凝土從多方面改善了混凝土的性能，在這些效應(yīng)的共同作用下對于大體積混凝土溫度裂縫起到了很好的限制作用［3］。

外加劑主要包括減水劑、引氣劑、緩凝劑，加入之后可以減少混凝土收縮開裂的機會，比如減水劑除了可以改善和易性之外，降低水灰比，在保持一定混凝土強度前提下，減少水泥的用量，可以防止混凝土的開裂。特別是高效減水劑和引氣劑復(fù)合使用對減少大體積混凝土單位用水量和膠凝材料用量，改善新拌混凝土的工作度，提高硬化混凝土的力學(xué)、熱學(xué)、變形、耐久性等性能起著極為重要的作用，也是混凝土向高性能化發(fā)展的不可或缺的重要組分［4］。

(3)骨料的選擇。正確選用骨料對保證混凝土的質(zhì)量、節(jié)約水泥用量、降低水化熱量、降低工程成本非常重要。由于連續(xù)級配粗骨料配制的混凝土，具有較好的和易性、較少的用水量、節(jié)約水泥用量、較高的抗壓強度等優(yōu)點，所以大體積混凝土宜優(yōu)先選擇以自然連續(xù)級配的粗骨料配制。在選擇粗骨料粒徑時，可根據(jù)施工條件，盡量選用粒徑較大、級配良好的石子，因為在相同水灰比的情況下，可節(jié)約水泥用量和用水量，從而降低混凝土溫升。也不要盲目選用大粒徑粗骨料，必須進行優(yōu)化級配設(shè)計。大體積混凝土中的細骨料，以采用優(yōu)質(zhì)的中、粗砂為宜，根據(jù)有關(guān)試驗資料證明，采用中粗砂比采用細砂，可減少水泥用量和用水量，這樣就降低了混凝土的溫升和減小了混凝土的收縮。

4.2 配合比控制

對大體積混凝土配合比設(shè)計的要求是:在保證設(shè)計強度的同時，要大幅度降低水化熱，使拌制的混凝土既具有良好的工作性，又要降低混凝土中水泥和水的含量，還要嚴格控制原材料計量準(zhǔn)確。配合比設(shè)計人員還應(yīng)深入施工現(xiàn)場，根據(jù)施工現(xiàn)場的澆搗工藝、操作水平、構(gòu)件截面等情況，合理選擇好混凝土的設(shè)計塌落度，針對現(xiàn)場的砂石原材料質(zhì)量情況及時調(diào)整施工配合比，協(xié)助現(xiàn)場搞好構(gòu)件的養(yǎng)護工作［5］。

4.3 溫度控制

溫度裂縫的防治措施，主要是加強注意施工中混凝土澆注時間以及速度，在澆注過程中控制溫度。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)施工及驗收規(guī)范》規(guī)定，當(dāng)設(shè)計無具體要求時，混凝土內(nèi)外溫差不宜高于25 ℃，在施工過程中，最好進行嚴密的測溫，以便及時調(diào)整混凝土的保溫及養(yǎng)護措施，使混凝土溫升不致過大。同時，混凝土施工溫度不宜大于28 ℃，日最高氣溫超過30 ℃時，宜選擇在早晨、傍晚或夜間施工，并采取骨料降溫、加冰降溫等措施控制混凝土入倉溫度≤28 ℃;當(dāng)現(xiàn)場氣溫超過35 ℃時，應(yīng)停止施工。在混凝土拌和過程中，通過將水灑在碎石上，達到使碎石冷卻，也可以通過加冰或加冷卻水拌和，各生產(chǎn)環(huán)節(jié)加強保溫以免冷量損失等措施，從而降低混凝土澆注時的溫度。適當(dāng)條件下，可在混凝土內(nèi)部敷設(shè)降溫水管、表面灑水冷卻、表面保溫材料保護，達到全面降低混凝土溫度的目的。

4.4 澆筑控制

大體積混凝土澆筑過程中要振搗密實，澆筑完畢后，表面要壓實、抹平，以防止表面裂縫，并且大體積混凝土必須采取二次抹面，以減少表面收縮裂縫。另外，為了保證上層混凝土在下層混凝土初凝前結(jié)合緊密，混凝土要分層澆注，分層振搗，并控制澆筑層厚度和進度。

5 結(jié) 語

大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工直接關(guān)系著整個建筑物的質(zhì)量，關(guān)系著人民的生命財產(chǎn)安全，要控制好施工質(zhì)量，防止大體積混凝土出現(xiàn)有害裂縫。

［1］石鵬俊. 淺談大體積混凝土裂縫控制措施［J］. 卷宗，

2013，(12):284.

［2］任錚鉞，王立久. 高摻粉煤灰混凝土水泥水化動力學(xué)研究［J］.混凝土，2000，(2):19.

［3］任錚鉞，王立久，尹少鵬.高摻量粉煤灰混凝土水化熱及其抗裂性能分析［J］.混凝土，2002，(5):19.

［4］魏萍.大體積混凝土的裂縫產(chǎn)生的可能原因與預(yù)防措施［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2009，(3):72.

［5］江叢彬.淺談建筑施工中混凝土裂縫的控制技術(shù)［J］.黑龍江科技信息，2010，(18):253.