大体积混凝土裂缝控制及施工技术的应用杨海龙

大体积混凝土裂缝控制及施工技术的应用杨海龙
发布时间：2021-05-17T10:23:57.103Z 来源：《基层建设》2021年第2期作者：杨海龙
[导读] 摘要：近年来，我国的工程建设越来越多，其规模也在不断增加，现代混凝土建筑中常常涉及大体积建筑混凝土的施工，如大型高层结构楼房基础大筏板、大型建筑设备基础等，其施工特点是其浇筑混凝土体量较大，水化热释放致使内部升温较快，相比室外温度而言，当混凝土内外温差较大时，会直接产生裂缝，影响建筑物正常使用功能，因而在现代建筑涉及大体积混凝土施工时必须严格按照其施工工艺，合理的解决其温度下的应力并有效的控制其裂
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摘要：近年来，我国的工程建设越来越多，其规模也在不断增加，现代混凝土建筑中常常涉及大体积建筑混凝土的施工，如大型高层结构楼房基础大筏板、大型建筑设备基础等，其施工特点是其浇筑混凝土体量较大，水化热释放致使内部升温较快，相比室外温度而言，当混凝土内外温差较大时，会直接产生裂缝，影响建筑物正常使用功能，因而在现代建筑涉及大体积混凝土施工时必须严格按照其施工工艺，合理的解决其温度下的应力并有效的控制其裂缝，这样来才能保证其现代建筑施工的质量及建筑结构安全。

关键词：大体积钢筋混凝土；温度；裂缝；质量控制；工艺
引言
大体积混凝土受原材料、配合比设计、制备运输、施工工艺、养护条件等众多因素的影响，其安全与质量要求比常规混凝土更高，受施工现场各方面条件限制，大体积混凝土在施工过程中极易出现裂缝，不仅影响观感质量，还会使建筑工程产生安全隐患。

因此，建筑工程施工过程中施工人员必须格外重视大体积混凝土的裂缝控制工作。

1大体积混凝土裂缝的成因
1.1温度裂缝
众所周知，在混凝土生产过程中，水泥材料与水发生水化反应时会释放出一定的热量，这些热量造成的温度梯度的变化是温度裂缝产生的主要原因。

并且，在一次浇筑成型之后这些热量会逐渐地向外散开，而由于混凝土结构中心的热量同边缘处的热量相比散发得更为缓慢一些。

所以，这种热量散发而使得温度应力呈现出一种热胀冷缩、内外不均的现象。

同时，混凝土结构在热胀冷缩时，还会出现张拉应力。

当所释放的水化热在与外界环境进行热量交换过程中，混凝土的局部温度会形成温度差，当温度差形成的张拉应力超过混凝土抗拉强度阈值时，混凝土的抗拉性能则不足以抵抗温度差造成的张拉应力，从而使得混凝土的表面或者是结构内部会出现部分裂纹的现象，在严重的情况下，整个混凝土的结构都会出现裂纹，乃至造成严重的安全隐患。

1.2收缩裂缝
收缩裂缝就是混凝土在硬化的过程中，水泥与水发生反应会吸收水分同时表面的混凝土也会因为蒸发失去水分，导致混凝土体积的缩小，当混凝土不能自由收缩的时候就会把混凝土拉裂，形成收缩裂缝，收缩裂缝的深度一般较浅，与混凝土的体积关系不大。

1.3受到结构特性的影响
混凝土结构具有压应力和拉应力的特点，虽然能够承受一定的压应力，但是在混凝土水泥水化作用影响下，拉应力会急剧增大，一旦超过混凝土承受的拉应力极限，势必会产生混凝土表层裂缝。

2大体积混凝土的裂缝防治与控制技术及应用要点
2.1充分重视混凝土施工前的准备防护工作
大体积混凝土工程在作业前，要事前做好项目的规划与结构设计，确保施工现场环境以及其他要素充分满足方案要求。

在混凝土运输、搅拌、浇筑的过程中也要时刻注意混凝土内外温差的大小，控制好混凝土的内外温差，避免出现由于内外温差较大而出现的拉应力。

同时，还要充分准备好三种不同材质的模板，分别是木模板、钢模板及木钢混合模板。

木模板主要用于保温，而其他模板没有保温功能。

我们必须根据施工现场的环境与气候，进行适当的模板选择与调整。

在施工前做好相关的温度拉应力的计算工作，测量好混凝土原料的收缩性能，进一步确定裂缝控制措施，确保对症下药。

2.2温度分析
在对混凝土温度分析过程中，主要是针对水泥水化热反应全过程，包括水化热的产生、传导及流失，主要采用的是有限元模拟计算方法，利用热源函数、弹性模量函数、温度变化函数等来反映混凝土动态养护工况下的水化热全过程。

考虑到工程特殊性及混凝土筏基的约束条件，在采用有限元模型计算时需要对混凝土筏基、垫层和基岩进行建模，同时在计算过程中需要考虑到基岩对混凝土筏基的影响，厚度方向上取5m，边缘宽出筏基4m的距离。

2.3冷却水循环降温技术的应用要点
按大体积混凝土出现的常见裂缝类型划分，温差式裂缝是最为常见也是受温度因素影响最大的裂缝类型。

因此，在实际的大体积混凝土施工时，就要充分关注到降温问题，尽可能规避温度差过大的情况。

可以在混凝土内部布置好冷却水管道，在混凝土浇筑完成后，在管道内注入冷却水，加速终凝，起到降低混凝土内部温度的作用，降低混凝土由于内外温度相差过大而出现裂缝的概率。

同时还要在混凝土模板外部设立测温点，安装温度测量传感器，便于人员实时掌控混凝土内部的温度变化情况，精确调整冷却水的管道循环时长以及冷却水的循环流量。

将内外部温差控制在25℃以内即可。

安装冷却水管道必须使用质量过关、性能稳固的钢筋骨架与支撑用的桁架，降低出现管道变形的可能。

冷却水的流动顺序必须是先流往温度较高的中心，再向着边缘部分流动，在临近混凝土中心的位置布置进水管口，在混凝土内部边缘布置出水口。

由于大体积混凝土体积较大，一般需要分为几层进行水管布置与操作，要确保错开层间的垂直进出管口。

除此之外，水管的流量控制阀门与监流设备也要布置出水管口。

2.4混凝土养护
混凝土浇筑后的早期湿润养护非常重要，在二次抹压后立即覆盖，先在混凝土表面覆盖一层塑料薄膜，并及时洒水养护。

混凝土标准养护条件是温度20℃±2℃，湿度95%以上。

浇筑完成10h后开始进行后期养护，持续养护28d，如果特殊需要的施工部分可以延长养护时间。

因为混凝土在水分足够的条件下，其内部水分蒸发缓慢，不会早期失水，特别是浇筑后的前14d的养护非常关键。

前14d的水泥硬化速度和强度增长是28d时的80％，水泥石结晶致密，混凝土施工的强度和抗渗性可以有效提高。

混凝土浇筑14d之后，其水化速度和强度增长逐渐缓慢，继续进行养护工作仍有可提高，但对整体质量的影响比早期小很多，所以需要十分重视前14d的养护工作。

夏季混凝土施工效果
受天气和温度影响较大，温度促使水泥水化作用加速，内部水分容易蒸发，混凝土硬化过快，造成混凝土内形成干缩裂缝，降低混凝土的抗渗性。

因此，养护工作需要做好混凝土的保湿、保温保护，减少水分流失和昼夜温差造成的混凝土裂缝。

另外，加强混凝土试块养护管理，试块编号并送入标本室养护或者指定地点进行同条件养护。

明确专门工作人员进行混凝土养护工作，落实岗位职责，保护混凝土表层不被破坏，定时观察检测混凝土表层湿度，及时补水保湿，发现混凝土表层出现异样尽快上报申请专业人员修补，确保养护措施满足工程质量要求。

结语
现如今，土木工程在我们国家得到了显著的发展，大体积混凝土在这些工程项目中的应用也愈来愈频繁。

在这种发展背景之下，若想实现良好的施工效果，在施工时不仅需要控制混凝土的强度、黏结性等，还需要细化大体积混凝土的施工技术以及施工工艺，切实地控制大体积混凝土构件或结构在施工完成以及长期使用过程中裂缝的产生。

施工时，需要合理部署施工进度，并制定出科学的浇注方案，采取科学的降温措施，以便能够保证施工的整体质量。

参考文献：
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[4]朱伯芳，宋敬廷.混凝土温度场及温度徐变应力的有限单元分析[M].北京：水利电力出版社，2017（5）：89-92.。