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1 大體積混凝土概述

我國(guó)對(duì)大體積混凝土的定義有兩種，第一種按照混凝土的結(jié)構(gòu)尺寸將實(shí)體尺寸大于1m的大體量混凝土稱為大體積混凝土，第二種按照混凝土的性質(zhì)將水化熱產(chǎn)生有害裂縫的混凝土稱為大體積混凝土[1]。

大體積混凝土的特征為結(jié)構(gòu)大、尺寸大、承載力強(qiáng)、防水、鋼筋布置密度大、出現(xiàn)裂縫的概率大、安全性高、混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)高、水泥用量大、收縮變形概率大、澆筑量大、施工時(shí)間長(zhǎng)、施工工藝高、受季節(jié)和溫度影響大[2]。

2 大體積混凝土溫度裂縫的類型及成因

2.1 大體積混凝土溫度裂縫的類型

（1）干縮裂縫。網(wǎng)狀裂縫和平行線狀淺細(xì)裂縫是大體積混凝土干縮裂縫的特征，一般裂縫寬度在0.05～0.20mm，這種類型的裂縫在大體積混凝土平面中比較常見。大體積混凝土施工過程中水泥的用量和水灰比是導(dǎo)致干縮裂縫的原因，混凝土澆筑后水分蒸發(fā)就會(huì)形成干縮裂縫。干縮裂縫首先會(huì)導(dǎo)致大體積混凝土的抗?jié)B性下降，然后影響大體積混凝土的使用耐久性，最后造成大體積混凝土的承載力下降[3]。

（2）溫度裂縫?；炷羶?nèi)外溫度差距導(dǎo)致大體積混凝土產(chǎn)生的裂縫主要為溫度裂縫，溫度裂縫發(fā)生在表面或者結(jié)構(gòu)中都是有可能的，并且裂縫的寬度也不盡相同。一般來(lái)說(shuō)，冬季溫差導(dǎo)致的裂縫寬度比較大，夏季溫差導(dǎo)致的裂縫寬度比較小。溫度裂縫的寬度有大有小，其裂縫的走向也沒有規(guī)律，橫豎交錯(cuò)的裂縫都是常見的。

（3）沉陷裂縫。大體積混凝土沉陷裂縫是結(jié)構(gòu)基地導(dǎo)致的，地基回填土和土質(zhì)疏松會(huì)導(dǎo)致混凝土沉陷，最后混凝土模板支撐間距比較大導(dǎo)致沉降裂縫的發(fā)生。冬季混凝土化凍之后是沉陷裂縫發(fā)生的常見時(shí)期，沉陷裂縫一般表現(xiàn)為貫穿型，裂縫走向和沉陷的方向有直接關(guān)系，如果沉陷比較嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致裂縫錯(cuò)位。

（4）塑性收縮裂縫。大體積混凝土塑性收縮裂縫會(huì)對(duì)混凝土的性能和使用壽命造成影響，一般來(lái)說(shuō)，塑性收縮裂縫主要發(fā)生在天氣炎熱或者風(fēng)力較強(qiáng)的天氣狀況。塑性收縮裂縫表現(xiàn)為不連貫、長(zhǎng)短不一致、中間寬兩端細(xì)，主要發(fā)生在混凝土表面。

2.2 大體積混凝土產(chǎn)生溫度裂縫的原因

（1）約束作用。大體積混凝土澆筑完成之后結(jié)構(gòu)不同會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部發(fā)生約束作用，最后產(chǎn)生溫度裂縫，因此混凝土澆筑過程中保持結(jié)構(gòu)均勻非常重要。

（2）水化熱。大體積混凝土澆筑完成之后外部熱量散失比較快，內(nèi)部由于混凝土導(dǎo)熱性差的原因使熱量散失比較慢，而大體積混凝土需要使用大量的水泥，混凝土內(nèi)部水含量比較大，在混凝土內(nèi)部熱量散失困難的情況下水溫會(huì)升高，最后因混凝土內(nèi)外溫差過大而產(chǎn)生溫度裂縫。

（3）收縮變形。大體積混凝土發(fā)生收縮變形之前凝固體內(nèi)部大密度固體顆粒會(huì)發(fā)生下沉現(xiàn)象，而水與顆粒相反向上沁到混凝土外表面，在混凝土粗骨料和鋼筋下方形成水囊，最后混凝土體積收縮產(chǎn)生應(yīng)力變形出現(xiàn)溫度裂縫。

3 建筑工程大體積混凝土溫度裂縫防治措施

3.1 溫度裂縫抗裂防治措施

（1）設(shè)計(jì)階段。建筑工程設(shè)計(jì)人員在施工圖紙中設(shè)計(jì)大體積混凝土的使用時(shí)需要按照相應(yīng)的施工標(biāo)準(zhǔn)，既要保證大體積混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度符合要求，又需要保證大體積混凝土抗彎及抗沖切性能滿足要求，這樣在混凝土澆筑完成后才能夠減少溫度裂縫的產(chǎn)生。在設(shè)計(jì)時(shí)為了滿足強(qiáng)度要求一般會(huì)選擇強(qiáng)度等級(jí)較大的混凝土，但是并不是混凝土強(qiáng)度性能越好就越不容易產(chǎn)生溫度裂縫。C50強(qiáng)度大體積混凝土雖然能夠滿足設(shè)計(jì)要求，但是C50混凝土的絕熱溫升較大，容易產(chǎn)生溫度裂縫，因此在滿足混凝土強(qiáng)度要求的前提下應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)降低混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，一般來(lái)說(shuō)C25～C40等級(jí)的混凝土容易控制溫度裂縫的產(chǎn)生。

（2）施工階段。①施工人員需要對(duì)混凝土各個(gè)階段的溫度進(jìn)行控制。混凝土進(jìn)入澆筑模板之前的溫度應(yīng)該控制在5～30℃，該階段混凝土的溫升值應(yīng)該小于50℃?；炷翝仓w完全凝固之前內(nèi)部和外部的溫度差距最大不能超過25℃，即混凝土表面溫度和中心溫度之間的差距?；炷寥战禍厮俣炔荒艹^2℃，當(dāng)混凝土保溫覆蓋膜拆除后混凝土溫度與外界溫度之間的差距不能超過20℃。②施工人員需要對(duì)水泥、骨料、外加劑、摻合料的選擇進(jìn)行控制，保證混凝土配合比達(dá)到最佳。選擇水泥時(shí)應(yīng)注重其性能，為了降低水化熱和凝結(jié)時(shí)間的影響，應(yīng)該選擇水化熱低、凝聚時(shí)間長(zhǎng)且強(qiáng)度性能符合要求的水泥，常見的水泥材料類型為硅酸鹽水泥。骨料應(yīng)該盡量選擇非堿活性的粗骨料和細(xì)骨料，粗骨料應(yīng)該保證粒徑大小合適且含泥量符合要求，粒徑合適則能夠降低混凝土的絕熱溫升，含泥量合適是為了保證混凝土性能符合要求；細(xì)骨料應(yīng)該選擇粒徑小于4.25mm的砂，一般來(lái)說(shuō)細(xì)骨料應(yīng)該選擇粒徑在2.3～3.0mm且含泥量小于3%的中砂，這樣才能降低大體積混凝土水化熱產(chǎn)生溫度裂縫的概率。添加外加劑的目的是減少混凝土材料用量、降低混凝土施工成本以及降低混凝土的水化熱，因此混凝土的選擇應(yīng)該按照減少劑、膨脹劑、泵送劑進(jìn)行劃分，外加劑的類型選擇應(yīng)該從目的出發(fā)。添加摻合料的目的是降低混凝土水泥的用量，水泥用量越多越不容易對(duì)混凝土溫度進(jìn)行控制。摻合料主要有煤粉灰和粒化高爐礦渣粉兩種類型，煤粉灰的使用可以減少10%左右的水泥用量，從而降低大體積混凝土的水化熱，而?；郀t礦渣粉通過減少混凝土的沁水量，同樣可以達(dá)到降低大體積混凝土水化熱的目的，因此摻合料的適當(dāng)使用可以起到抗裂防治的作用。③大體積混凝土澆筑過程中需要控制內(nèi)部和外部的溫度差距，因此最好選擇分層澆筑或者跳倉(cāng)澆筑的方法，使混凝土未終凝時(shí)內(nèi)部應(yīng)力可以釋放出來(lái)，不容易因約束或者應(yīng)力而產(chǎn)生溫度裂縫?；炷练謮K澆筑的方法可以減少每個(gè)澆筑段的蓄熱量，這樣由于水化熱引發(fā)溫度裂縫的概率也會(huì)明顯降低。除此之外，澆筑混凝土?xí)r還應(yīng)該對(duì)特殊天氣進(jìn)行預(yù)防，防止溫度、風(fēng)、雨雪對(duì)混凝土的性能造成影響。夏季和冬季溫差大，在混凝土澆筑過程中必須做好保溫和保濕措施，這兩個(gè)季節(jié)的混凝土澆筑難度過大；雨雪天氣應(yīng)該使用塑料薄膜進(jìn)行覆蓋，防止雨水直接沖刷未完成凝結(jié)的混凝土?；炷翝仓^程中還需要進(jìn)行振動(dòng)，但是不能過度振搗或者漏振，防止因混凝土沁水而產(chǎn)生收縮裂縫。為了控制混凝土內(nèi)外溫度差距，可以適當(dāng)延緩混凝土模板拆卸的時(shí)間，從而降低溫度裂縫產(chǎn)生的概率。

（3）養(yǎng)護(hù)階段。建筑工程大體積混凝土澆筑完成之后必須進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，控制混凝土內(nèi)部和外部之間的溫度差距和溫度下降速度，防止溫度差距過大由溫度應(yīng)力產(chǎn)生溫度裂縫?；炷琉B(yǎng)護(hù)可以讓混凝土溫度下降的速度變緩，然后混凝土經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)可以憑借自身的抗拉強(qiáng)度減少裂縫的產(chǎn)生。在混凝土澆筑完成之后的12h左右應(yīng)該進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工作，可根據(jù)實(shí)際情況采用覆蓋養(yǎng)護(hù)或者噴霧養(yǎng)護(hù)，保證養(yǎng)護(hù)時(shí)間大于半個(gè)月。塑料薄膜是常見的養(yǎng)護(hù)材料，麻袋、土工布也可以作為養(yǎng)護(hù)材料。

3.2 特殊溫度裂縫抗裂防治措施

（1）薄壁冷水循環(huán)系統(tǒng)。大體積混凝土利用冷卻水管和熱傳遞效應(yīng)將混凝土中的熱量傳遞到冷卻水系統(tǒng)中，降低了混凝土內(nèi)部的熱量，對(duì)防止水化熱產(chǎn)生溫度裂縫具有明顯效果。薄壁冷卻水循環(huán)系統(tǒng)主要包括蒸發(fā)器、冷凝器、冷水泵、薄壁冷卻水管、冷卻塔、冷卻水泵、溫度傳感器、緩沖水箱等設(shè)備，通過溫度反饋系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)完成對(duì)混凝土溫度的控制。

（2）預(yù)冷拌和水和骨料。大體積混凝土同樣可以使用預(yù)冷拌和水和骨料對(duì)進(jìn)入混凝土模型的溫度進(jìn)行控制，預(yù)冷拌和水通常使用地下水或者制冷機(jī)冷卻水。在骨料與混凝土拌和之前先使用冷水沖刷骨料，然后在拌和過程中摻入冰屑，最后通過遮陽(yáng)棚和濕麻袋對(duì)骨料降溫，即可達(dá)到降低混凝土水熱化的目的，從而控制溫度裂縫的產(chǎn)生。

（3）液氮冷卻。液氮冷卻需要通過管道傳輸?shù)姆绞阶尰炷僚c液氮充分接觸，據(jù)測(cè)試液氮可以將混凝土進(jìn)入澆筑模板之前的溫度控制在25～30℃。該種方法雖然不會(huì)降低混凝土的性能，也不會(huì)造成額外的污染，但操作起來(lái)難度較大。

（4）補(bǔ)水軟管。養(yǎng)護(hù)人員可以先在混凝土表面設(shè)置軟管，然后在保溫材料和軟管之間多設(shè)置一層塑料薄膜，最后在覆蓋塑料薄膜和混凝土表面之間灑水，這樣可以提高混凝土的養(yǎng)護(hù)效果，降低溫度裂縫產(chǎn)生的概率。

3.3 建筑工程大體積混凝土溫度裂縫的監(jiān)測(cè)防治措施

建筑工程中需要對(duì)大體積混凝土進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)檢測(cè)，同時(shí)將混凝土的溫度變化控制在規(guī)定范圍，從而降低產(chǎn)生溫度裂縫的概率。工作人員可以使用便攜式建筑電子測(cè)溫計(jì)，然后利用測(cè)溫探頭對(duì)不同施工環(huán)節(jié)下混凝土澆筑體的內(nèi)外溫差、降溫速率、環(huán)境溫度進(jìn)行測(cè)試，保證大體積混凝土的內(nèi)外溫差和降溫速度都在規(guī)定范圍內(nèi)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，建筑工程大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因主要有約束作用、水化熱、收縮變形三種，其中溫度裂縫的抗裂防治措施可以分為自身和外力兩個(gè)方面。如果從自身方面預(yù)防溫度裂縫的產(chǎn)生，則需要從建筑工程大體積混凝土的設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)三個(gè)方面提高混凝土的抗裂能力。從外力方面預(yù)防溫度裂縫的產(chǎn)生，則需要使用薄壁冷水循環(huán)系統(tǒng)、預(yù)冷拌和水和骨料、液氮冷卻、補(bǔ)水軟管等設(shè)備對(duì)混凝土的溫度進(jìn)行控制，使其保持在不容易產(chǎn)生裂縫的溫度范圍。無(wú)論是哪種溫度裂縫的抗裂防治措施，都能夠取得良好的效果。