師元

（泉州市巨峰混凝土有限責任公司，福建 泉州 362122）

0 前言

大體積混凝土指混凝土結構物實體最小幾何尺寸大于等于 1m 的大體量混凝土。大體積混凝土由于體積大，水化產生的熱量不易散發(fā)，當混凝土內外差溫過大，產生的應力大于混凝土抗拉強度時，就會產生裂縫，嚴重影響建筑整體結構安全性與使用壽命。本文主要從施工環(huán)節(jié)討論如何控制大體積混凝土，預防混凝土裂縫的產生。以期能夠提高工程項目整體施工質量。

1 大體積混凝土裂縫的產生原因

大體積混凝土施工中容易產生裂縫，引發(fā)裂縫產生的主要因素可總結歸納為以下幾點：

1.1 水泥水化熱集中

大體積混凝土在水泥水化過程中會釋放出大量水化熱，由于且混凝土是熱的不良導體因此其內部升溫幅度較大，在溫度達到峰值后，內部降溫速度又比表層慢得多，這就與外部形成較大的溫度差，進而引發(fā)很大的拉應力，當該拉應力超過混凝土所能承受的拉力極限值時，就會導致混凝土產生裂縫。

1.2 外界氣溫變化

外界氣溫對于大體積混凝土的裂縫產生影響較大。例如在較為寒冷的冬季，大體積混凝土施工環(huán)境溫度相對偏低，混凝土澆筑施工此時就會受到內外溫差較大影響。再加之大體積混凝土施工整體面積較大，所以混凝土內部溫度與外界溫度會產生較大差異，對于施工溫度裂縫影響相當明顯，最終容易產生混凝土表面裂縫或貫穿性裂縫。

1.3 混凝土收縮變形

若大體積混凝土中的水分較多，這導致混凝土整體體積嚴重收縮。比如說在相對干燥的氣候環(huán)境中，水分快速蒸發(fā)，混凝土內部結構也會快速收縮，如此也會產生某些不規(guī)則的溫度裂縫。

當然，大體積混凝土施工后養(yǎng)護工作操作不到位也會導致溫度裂縫問題產生。在混凝土施工結束后，如果不能做到第一時間對混凝土進行薄膜覆蓋與保濕處理，就會導致混凝土受到外界溫度影響而收縮嚴重。比如說在相對干燥、寒冷、強風的天氣環(huán)境中，大體積混凝土水分流失相當嚴重，大量溫度裂縫就會產生。

2 大體積混凝土的溫度監(jiān)測控制內容

大體積混凝土的溫度監(jiān)測控制內容較多，其中主要包括了混凝土的出機溫度、澆注環(huán)境溫度以及對大體積混凝土溫度參數進行控制。

2.1 出機溫度、澆注溫度

主要從混凝土拌和階段到最終養(yǎng)護階段做好溫控，對出機、澆筑溫度進行有效控制，確?；炷寥肽囟瓤刂圃?30℃ 以內，同時混凝土澆筑體入模溫度基礎溫升值控制在 50℃ 以內。

2.2 大體積混凝土內部溫控

需要掌握大體積混凝土的溫升與降溫變化，了解各種材料在各種各樣條件下的溫度影響，避免大體積混凝土澆筑后由于溫度變形而引發(fā)的溫度裂縫。對混凝土進行溫度監(jiān)測控制。就以大體積混凝土振搗完成后施工，需要將混凝土內 50～100mm 深處溫度控制在 28℃ 左右。在混凝土表面溫度與混凝土中心溫度差值，確保溫度控制在 25℃ 范圍內[1]。

3 大體積混凝土溫度裂縫控制方法研究

控制大體積混凝土裂縫關鍵在于使混凝土的抗拉強度大于各類引發(fā)開裂的應力。混凝土不開裂的條件為：

其中：

R’——混凝土的抗拉強度；

σmax——各類因素引起的應力。

混凝土的溫度應力與水泥水化熱、混凝土澆筑溫度與混凝土表面溫度有關。增加對混凝土配合比工作的關注度，在提高混凝土拌合物性能的基礎上，優(yōu)化配合比，采取適當的混凝土養(yǎng)護措施可以控制溫度應力，可達到解決混凝土裂縫問題的目的。

3.1 科學的選擇結構方式

在大體積混凝土施工中除應該清楚生產工藝與設計規(guī)范內容，還需要在工作中滿足技術成立與構造方面的要求，同時清楚泵送混凝土、非泵送混凝土澆筑、分層澆筑等混凝土施工方法，在工作過程中掌握導致混凝土出現應力的因素，增加對水泥水化熱的控制力度，合理的配置混凝土的拉伸值，保證鋼筋的間距與直徑等參數達到規(guī)定標準，從而可以提高混凝土的抗裂能力。為了控制大體積混凝土澆筑塊的溫度值，在工作中會通過降低地基約束，控制混凝土裂縫。降低混凝土澆筑塊溫度，高度關注混凝土澆筑塊體溫度等方面內容，在此基礎上合理的選擇基礎結構、混凝土結構、配筋強度等級、基礎底面滑動等方面的工作參數，結合工作參數與建設要求，選擇結構形式。比如為了防止墻板與墻板、墻板與底板等部位因應力出現，導致混凝土表面出現裂縫。應該在薄弱區(qū)域進行合理的控制，適當的提高混凝土極限拉伸值，在薄弱部位增大含筋量。

3.2 合理選擇原材料，優(yōu)化混凝土配合比

優(yōu)化混凝土配合比是控制大體積混凝土裂縫的有效方法，應該關注混凝土原材料的選擇。在水泥等主要材料選擇時，應該應用低熱礦渣水泥，或者還可以在中熱硅酸鹽水泥中適當的增加粉煤灰。通過此種方式不僅可以提高混凝土抗裂性能，還能使混凝土擁有良好的抗磨性、干縮小等特征。

外加劑是混凝土的重要組成部分，緩凝劑、早強劑均是常用的外加劑類型，在使用過程中應該清楚其具備增塑與減水的功能效用。同時需要在保證混凝土強度與坍落度不會出現大幅度波動的前提下，可以少量的應用外加劑，從而可以有效的控制水泥絕熱溫升，還可以達到節(jié)約水泥的作用。在混凝土配合比設計時，需要增加對砂石、骨料含泥量控制力度，并且在保證流動條件與混凝土強度不低于規(guī)定要求的前提下，盡可能地控制水泥的使用量，從而可以預防水化熱集中的現象，還可以有效的降低混凝土絕熱溫升。以某市政工程為例，在大體積混凝土裂縫控制方面，選擇具有良好保溫性能的材料，摻合料選擇Ⅱ級粉煤灰，同時其需水量比嚴格限制在 95%～97% 的區(qū)間。

4 大體積混凝土施工中溫度裂縫的控制方法

大體積混凝土施工中對于溫度裂縫的控制方法相當多元。泉州東站項目在大體積混凝土施工中就希望科學合理控制溫度裂縫問題。該工程主航道橋總長 1108m，主跨 648m，采用 60d 齡期 C30P12 混凝土，現場混凝土坍落度控制在 140mm±30mm，初凝時間控制在18～20h，大體各混凝土采用跳倉法澆筑。并針對大體積混凝土施工中的溫度裂縫問題進行了嚴格控制：

4.1 選材合理

泉州東站項目中合理選材，主要選擇了低熱礦渣水泥和中熱硅酸鹽水泥，并且使用粉煤灰和外加劑來減少水泥用量，有效地減少了水泥水化熱的產生。

4.2 合理分層分塊澆筑

泉州東站項目在混凝土澆筑過程中采用分層分塊澆筑，對混凝土攪拌水溫進行合理控制，最大限度減少水泥水化熱效應。在分層分塊澆筑過程中，需要保證混凝土攪拌到位，將水溫控制在 4～13℃ 左右，即根據溫度分層分塊澆筑混凝土。而如果氣溫降到 10℃ 以下，則攪拌水溫應該控制在 15～25℃左右，這些都為分層分塊澆筑施工順利開展奠定了良好基礎。

4.3 降低澆筑溫度

為降低混凝土的澆筑溫度，在氣溫降到 10℃以下時，其攪拌水溫控制在 15～25℃ 左右。在實施混凝土保濕保溫工作過程中，需要降低混凝土內外溫度差，做好混凝土保濕保溫工作，有效降低內外溫度差。例如在冬季展開大體積混凝土施工過程中，需要在完成澆筑以后結合表面覆蓋進行保溫工作，最大限度減少混凝土內外溫度差異，主要對混凝土內部溫度進行實時監(jiān)控，實現溫度不斷調整。其內部溫度越高，養(yǎng)護溫度也就要相應提升，確保大體積混凝土的整體內外溫度差異控制在25℃ 以內。需要注意，在養(yǎng)護溫度變化速度控制過程中，需要將其溫度嚴控在 0.9～1.6℃/h[2]。

4.4 提高初期養(yǎng)護

泉州新東站項目針對筏板大體積混凝土進行初期養(yǎng)護過程中，需要設置科學拆模時間，有效減緩混凝土降溫速度與降溫時間，最大限度確?；炷翍λ沙诜磻▓D 1）。

圖 1 泉州東站項目地下室 80cm 筏板基礎混凝土表面拉應力隨齡期變化曲線圖

泉州新東站項目針對筏板大體積混凝土在養(yǎng)護過程中需要在施工現場周圍設置欄桿進行保護，同時避免人為對混凝土造成損害。在混凝土澆筑結束以后，需要進行覆蓋養(yǎng)護，以減少混凝土內水分揮發(fā)，結合內部水分自我保濕進而二次抹光。混凝土的養(yǎng)護時間執(zhí)行嚴格遵守國家驗收標準，混凝土養(yǎng)護時長≥14 天。根據相關數據表明，如果大體積混凝土的養(yǎng)護時間超過 14 天，其收縮變形率就會降低到 20% 以內，因此在該工程項目施工中充足的養(yǎng)護時間對減少混凝土裂縫是具有現實價值意義的[3]。

5 結語

在大體積混凝土施工建設中需要采用到多種施工技術有效監(jiān)測、控制、規(guī)避溫度裂縫問題產生，減少水化熱效應，改良施工原材料成分、做好保濕保溫工作，最大限度抑制混凝土溫度裂縫問題的產生。誠如本文中對于泉州新東站項目進行分析，就希望確保合理利用大體積混凝土施工技術，有效降低溫度裂縫病害發(fā)生可能性，提高泉州新東站項目項目整體建設水平，同時也為同類大體積混凝土技術工程項目提供有價值技術性參考。