建筑工程施工中大体积混凝土裂缝问题探讨

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　　【摘要】混凝土裂缝不仅影响了结构本身的耐久性，同时也给工程安全造成了极大的隐患。本文通过分析大体混凝土结构产生开裂的原因，进而就如何控制大体积混凝土裂缝提出一些科学合理的解决措施，为以后实际的工程建设提供指导。
　　【关键词】大体积混凝土；裂缝；控制
　　一、引言
　　在我国《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009 中规定：混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于 1m 的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致破坏性裂缝产生的混凝土，称为大体积混凝土。在现代建筑中时常会涉及到大体积混凝土的施工，如高层建筑、大型设备基础、水电站大坝等。大体积混凝土一般最小尺寸大于或等于 1m，表面系数较小，因此水泥的水化热释放比较集中，内部升温较快 ， 在混凝土结构内外温差比较大时，结构本身就会产生温度裂缝，从而严重影响其稳定与安全。大体积混凝裂缝根据深度的不同，主要分为贯穿裂缝、深层裂缝以及表面裂缝三类。其中贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝逐渐发展而变为深层裂缝，最终形成贯穿裂缝。贯穿裂缝切断了结构断面，破坏了整个结构的稳定性，对工程危害很大，而深层裂缝只切断了部分结构断面，危害性相对较小；表面裂缝危害性最小，但是如不进行及时的修补，会进一步发展为深层裂缝甚至贯穿裂缝。在工程施工应尽量控制大体积混凝土裂缝的出现，这样才能最大程度上保证工程的安全与质量。本文即是从混凝土裂缝出现的原因进行分析，寻求其最有效的解决方法，从根本上控制大体积混凝土裂缝。
　　二、建筑工程施工中大体积混凝土产生裂缝的原因
　　1.大体积混凝土的温度裂缝
　　由于大体积混凝土体积较大，因此混凝土结构的水化热聚积在内部不易散发。在浇筑的初期混凝土结构的内部温度很高，如果表面散热过快，就会因内外温差而在混凝土结构内部产生较大的压应力，表面产生拉应力，如果应力过大混凝土结构就会产生裂缝。另外，在大体积混凝土的降温过程中，其结构本身已具备一定的力学强度，由于降温引起的形变加上混凝土失水引起的收缩，受到地基、支架以及其它结构边界的约束而产生拉应力，当拉应力超过大体积混凝土的抗拉强度时，也同样会在结构表面产生明显的裂缝。
　　2.大体积混凝土的收缩裂缝
　　大体积混凝土中越 20% 的水分是水泥硬化所必需的，而其余大概 80% 的水分要通过蒸发的方式散失。水分的蒸发会引起混凝土结构的收缩。混凝土结构的收缩会引起内部的不均匀沉降从而产生结构变形，加之混凝土结构受到基底及其它支撑结构的约束作用，在接触面会产生较大的剪应力，当剪应力超过混凝土结构的抗拉强度时，就会产生裂缝。
　　3.大体积混凝土的安定性裂缝
　　水泥的质量也会在很大程度上影响大体积混凝土的稳定性。若水泥的安定性不合格，在水泥硬化中体积就会发生不均匀的改变，从而引起混凝土结构膨胀、裂缝或翘曲等现象。因此在大体积混凝土工程中，也应选择高质量的水泥及其它施工材料。
　　4.大体积混凝土的外荷载裂缝
　　由于大体积混凝土的设计存在缺陷，荷载未能满足工程要求，或是在施工工程中未能按照标准工艺进行，致使结构本身强度不足而出现裂缝，这些也都是大体积混凝土出现裂缝的主要原因之一。
　　三、建筑工程施工中大体积混凝土裂缝的控制措施
　　1.大体积混凝土施工要选择优良的设计方案
　　在施工之前应先完成混凝土的设计工作，形成详细、科学的设计方案。在设计工作中，不仅要确保大体积混凝土结构的荷载是否符合标准，还应考虑结构的收缩与变形，提前做好应对混凝土裂缝的措施，防范于未然。在施工中加强管理，避免由于工人操作失误而引起的结构裂缝，加强对施工人员的专业培训，不断提高工人的施工水平。
　　2.提高混凝土的抗拉强度在大体积混凝土施工中的重要性
　　在大体积混凝土结构的基础内设置必要的温度配筋，另外，在结构的截面突变及转折处、地面及墙体转角处、孔洞转角等位置设置斜向构造配筋，以改善混凝土结构的集中应力，提高结构的抗拉强度，防止由于混凝土结构收缩产生应力而出现的裂缝。
　　3.大体积混凝土施工要选用高质量的施工材料
　　选用水泥时选用水化热较低的矿渣水泥较为合适，这样可以降低混凝土在凝固过程中最高温度，从而减少因温差过大导致结构收缩而出现的裂缝；另外，若混凝土结构有较高的抗渗性要求，则应选用普通的硅酸盐水泥。在选择骨料时，粗骨料应采取连续级配或合理的渗配比例，细骨料则应选取粗砂或中砂，对于含泥量应进行严格的控制。为了减少混凝土的收缩变量，骨料的弹性模量也应尽可能的高。
　　4.大体积混凝土施工中要设计合理的混凝土配合比
　　根据实验结果表明，在大体积混凝土结构中，每减少 10kg 的水泥用量，混凝土结构因汽化热增加的温度降低 1oC；因此，在使用水泥时，应在满足工程要求的前提下尽可能减少水泥的使用量。另外也应尽可能的降低水灰比，较低的水灰比可在使用填充胶结材或掺合料的情况下保证混凝土结构的整体强度，也就相应的减少了水泥的用量。较大的砂率会增加用水量，从而也会给控制水灰比增加难度，因此在保证混凝土流动性的前提下，应尽可能地降低砂率。可以适当的使用掺合料，比如灰煤粉等可降低混凝土中水泥的用量，微膨胀剂或膨胀水泥的使用可以减少混凝土的收缩，缓凝剂可以降低水化热的速率，这些都可在一定程度上控制大体积混凝土裂缝。
　　5.大体积混凝土施工要采取科学的施工方式
　　采取分层浇筑法，即在浇筑完第一层之后，再回头浇筑第二层，此时第一层混凝土还未初凝，以此类推逐层浇筑，以减少浇筑的蓄热量；科学的设置水平及垂直施工缝，以降低约束力，达到控制混凝土裂缝的目的；在大体混凝土结构与基底之间设置滑动层，在垂直面等部位设置缓冲层，以最大程度上降低约束力对结构的影响；在大体积混凝土结构内部布置冷却水管，以降低结构内部水化热温度；控制混凝土入模温度，降低混凝土在凝固过程的最高温度；采取合理的振捣方式，上下混凝土层的振捣搭接长度应严格控制在振捣器的振幅半径内，增大混凝土结构的密实度，从而降低混凝土的收缩应力对结构的影响。
　　6.大体积混凝土施工要注意后期养护
　　确定合理的拆模时间，从而保持混凝土的内部温度，减少因为降温过快而引起的裂缝；对大体积混凝土内部的温度进行实施的监控，使用冷却域与冷却水控制结构内部的温度差，保证顶面温差和地面温差控制 25oC 以内，这样就可以有效控制有害裂缝的出现；在浇筑完毕后，应及时对混凝土结构加以覆盖及洒水养护，在夏季时进行降温养护，冬季时进行保温养护，以减少混凝土的内外温差；在大体积混凝土结构完成后应及时回填土，以避免结构表面的长时间暴露，减少因天气状况引起的混凝土裂缝。
　　四、结束语
　　随着建筑业的飞速发展，大体积混凝土作业越来越多的被使用在各类大型施工中，混凝土裂缝的控制也成为工程建设中的一项重要课题。大体积混凝土出现裂缝的影响因素众多，应从设计、施工、材料、保养等多个方面入手，才能控制混凝土裂缝的产生。
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