建筑施工中大体积混凝土裂缝成因及控制措施分析
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[摘要]大体积混凝土裂缝是影响建筑物质量的重要因素。在大体积混凝土施工过程中由于施工技术措施的不完善，很容易造成开裂现象。通过对大体积混凝土裂缝产生原因的分析：主要是由于温差引起的表面裂缝和混凝土收缩引起的贯穿裂缝，有针对性的制定相应防裂控制措施，可以大大降低大体积混凝土产生裂缝的概率，从而提高建筑物的施工质量。
[关键词]大体积混凝土；裂缝；防裂控制措施；质量控制
[DOI]1013939/jcnkizgsc201608149
1裂缝产生原因的分析
在大体积混凝土结构施工中，由于结构的截面积比较大，混凝土的浇筑量也较大，所以由温差引起的结构表面裂缝和由混凝土本身体积收缩引起的贯穿裂缝成为影响结构安全和使用功能主要原因。水泥在水化过程中所释放出的水化热能够引起较大的温度变化和收缩作用，而在这一过程中温度收缩应力引起了混凝土结构裂缝。结构表面的裂缝是结构表面和结构内部散热条件不同引起的，外部温度比较低同时内部温度又相对偏高，这样就形成了温度梯度，在结构内部产生应力，当表面产生的拉应力值超出混凝土抗拉强度时就会产生表面裂缝。贯通裂缝是因为大体积混凝土结构在其强度增长到一定程度时，混凝土结构内部由于部分位置水化反应减少逐渐的内部温度降低，这样不同位置的温度差引起的变形加上混凝土失水分而使体积收缩引起的变形，这些变形在产生过程中受到了地基或者其他结构的边界约束从而产生了拉应力和压应力，由于混凝土的压应力值比较大所以产生的拉应力一般不会引起裂缝的产生，而当产生的拉应力值超过混凝土抗拉强度时就会产生贯通整个截面的裂缝。这两种裂缝形式在不同程度上，都可以看作是有害裂缝，需要加以控制。
混凝土结构早期收缩量比较大容易形成裂缝。主要的收缩方式有：干燥收缩、塑性收缩、化学收缩、温度收缩以及结构自收缩。我们可以根据混凝土裂缝最早出现的时间判裂缝产生的原因。其中干燥收的缩裂缝主要出现在接近1年龄期的时间段内；塑性收缩裂缝主要出现在浇筑完成后10小时之内的时间段；温度收缩裂缝主要出现在浇筑完成后2天到10天的时间段；结构自收缩裂缝主要发生在大体积混凝土硬化后的几天到几十天的时间段内。
干燥收缩原因分析：混凝土结构内部毛细孔和凝胶孔中的水分在不饱和的空气中逐渐减少的现象就会产生干燥收缩。
塑性收缩原因分析：混凝土结构在硬化前进入塑性阶段，由于表面水分的流失就会造成塑性收缩。
化学收缩原因分析：混凝土中的水泥在发生水化反应后，固相体积会增加，但是水泥-水这一体系的绝对体积值则是减小的，这样就会形成许多的毛细孔缝，毛细孔隙增加同时会制约水化反应的发生。当混凝土结构收缩变形的同时受到外部或内部约束，就会产生相应的拉应力，从而造成结构裂缝的产生。
温度收缩原因分析：大体积混凝土中水泥的用量相对来说较多，产生的水化热也就比较大，温升的变化速率也较大，可以达到35℃～40℃，再加上混凝土入模的初始温度最高温度可超过70℃～80℃。混凝土热膨胀系数值是8～12xE-6/℃，当温度下降20℃～25℃时造成的冷缩量值大于混凝土结构的极限拉伸值，这样就会引起混凝土开裂。
结构自收缩原因分析：大体积混凝土结构内部的水分含量随着水泥水化反应的进行而不断减少，这一过程我们称之为自干燥；这一过程中混凝土结构内的毛细空隙中的水分不再饱和，同时会产生负压，这样就引起了混凝土结构自收缩。干燥收缩和结构自收缩原理几乎是一样的，水胶比越低，自收缩现象所占比例也就越大。
在大体积混凝土结构施工期间，施工环境下外界的气温、湿度变化对产生混凝土裂缝也有着很大的影响作用。混凝土的内部温度是混凝土浇筑入模温度、水化热反应引起的升高温度和结构向外界散发热量造成的温度降低等相互影响叠加形成的。浇筑入模温度与外界的环境温度有着直接联系，外界气温越高，混凝土的浇筑入模温度也越高。外界温度降低会增加大体积混凝土内外温度温差，这样就形成了温度应力，在应力的作用下很容易形成裂缝。施工时外界环境的湿度也影响着混凝土裂缝的形成，外界湿度降低时会使混凝土土表面的干燥收缩加速导致混凝土裂缝的产生。
2制定防裂预防措施
根据以上分析得出的大体积混凝土在施工过程中产生裂缝的原因，制定相应的预防措施。
21通过选择用料进行控制的预防措施
采用双掺技术法控制：双掺是指同时掺加粉煤灰和碱水剂。在大体积混凝土中，使用粉煤灰来取代其中一部分水泥，这样就会使混凝土水化反应产生的热量降低，可以有效预防温度裂缝，同时掺入粉煤灰还会提高混凝土的密实度，提高抗渗性；掺入粉煤灰对混凝土的收缩性能也有重要影响：混凝土中使用中砂粉煤灰的掺入量不超过30%时，混凝土前7天龄期的收缩值会增加近1倍，只有在掺入量大于30%时对混凝土的收缩才有比较明显的抑制作用；而混凝土中使用细沙时，前3天龄期的收缩值增加不会太多，28d的收缩量小于普通混凝土，这是由于粉煤灰水化作用的需水量很少降低了用水量，减少了混凝土结构的收缩，其120天的收缩量可以降低5%～10%；粉煤灰在混凝土结构后期的二次水化过程中消耗混凝土中的Ca（OH）2，减少了化学收缩量，使混凝土更加密实可以降低结构的后期收缩量；在使用粉煤灰超量添加的方式控制大体积混凝土的裂缝时，后期收缩会得到较大的抑制其120天收缩值降低10%～20%，可是这样做必须通过严格计算，在保证达到混凝土的强度要求下才能进行。
22通过温度调节进行控制的预防措施
浇筑时控制混凝土的浇筑入模温度，不可超过25℃。在浇筑过程中采用分层浇筑的施工方法施工，厚度较大的大体积混凝土每层的浇筑厚度控制在50cm，并且保证分层浇筑的时间间隔不少于10天。为了减少混凝土终凝后的凿毛时间，可以在上一层混凝土浇筑完成后初凝与终凝期间使用水龙头冲洗混凝土表面的浮浆直至碎石外露。下一层混凝土浇筑前在接缝处安装温度筋（可以选择Ф10@150×150的钢筋网片）和防裂筋，布置在新浇筑的混凝土层的底面上。
施工过程中在大体积混凝土结构中每间距5米设置测温点，每2小时测量所有测温点上中下三个部位的混凝土结构内部温度和大气温度，大气与混凝土结构表面温差最好控制在20℃以内，内部相邻测点温差不应大于25℃。根据温差的这些控制要求，我们可以在大体积混凝土内部布置冷却水管，通过通水冷却来保证内部温差在要求范围之内。同时浇筑完成后的混凝土结构表面一定要做到潮湿养护，浇筑振捣完成后立即用麻袋或者塑料薄模等覆盖，等到初凝后及时进行储水保温或者浇水养护；保证表面湿润养护的时间不得少于14天。浇筑施工完成24h～48h后可略松开模板，并浇水养护，同时需要注意拆模的时间不得少于7天。
大体积混凝土的裂缝问题我们应该以以预防为主，避免后期处理裂缝。这样就需要我们在设计、施工的各环节提前制定预防控制措施，并保证严格按照制定的措施执行才能最大程度上解决裂缝问题。以上的各项防裂控制措施并不是单独存在的，它们是互相关联、互相制约的，设计、施工过程中必须结合实际情况考虑全面才能起到预期的效果。实践证明，在通过优化混凝土配合比设计、改良施工工序、严格控制温度、加强后期养护等方面采取了有效的技术预防措施后，完全可以有效地控制大体积混凝土裂缝形成。
[作者简介]郭宝鑫（1981―），男，汉族，河北秦皇岛人，本科，任项目技术负责人。研究方向：施工技术。
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