大体积混凝土施工中的裂缝预防与控制策略

大体积混凝土施工中的裂缝预防与控制策略

高远

天津金隅混凝土有限公司, 天津市 300300

摘要：大体积混凝土是指单体混凝土量大于或等于200m3的混凝土结构，其应用范围广泛，包括水坝、核电站、高层建筑、桥梁等。由于其结构规模大、自重大、内部温度变化大等特点，大体积混凝土在施工和使用过程中容易出现裂缝问题。裂缝问题严重影响混凝土结构的强度、防水性能等，导致结构寿命缩短。为了降低混凝土裂缝的发生概率，应在明确裂缝成因的基础之上，优化防控措施，以此来发挥大体积混凝土的积极作用。

关键词：大体积混凝土；裂缝预防；控制策略

1大体积混凝土施工裂缝产生原因

1.1混凝土收缩所致裂缝

混凝土施工离不开水，水泥水化所需水分仅有20%，剩余的水分将会被蒸发掉。胶凝材料的性质对水化阶段体积减小的程度起决定性作用，其原因在于混凝土的收缩变形。多余水分蒸发是混凝土体积收缩的主要原因，一般来讲，约束条件无法制约混凝土收缩变形，即便是存在一定约束，因为产生的收缩应力过大，也会导致混凝土开裂。混凝土当中的水、水泥用量是引起混凝土收缩的直接原因，当用水量较大时，水泥用量也会增加，这种情况下产生混凝土收缩变形的几率越大，进而产生混凝土裂缝的几率也会随之增加。

1.2温差所致裂缝

温差会引起混凝土体积的变化，当混凝土的强度不足以承受变形引起的应力时，就会诱发裂缝问题。温差所致裂缝主要分为以下两种：热应力引起的裂缝：混凝土结构在日间阳光直射下，表面温度会升高，产生热应力，当混凝土中的应力大于混凝土的强度时，就会发生热裂缝。此外，在夏季高温环境下，混凝土的温度变化也会引起热应力，从而引起裂缝。冷缩应力引起的裂缝：在寒冷的天气条件下，混凝土结构中不同部位的温度差异会引起混凝土的冷缩应力，当应力较大时，就会产生裂缝。

1.3配合比所致裂缝

配合比所致裂缝是由于混凝土的配合比不当或者掺加不合适的外加剂所引起的。混凝土的配合比应该根据具体工程的要求、原材料的品质和环境条件来确定。如果配合比过于干燥或过于湿润，都会导致混凝土的强度和韧性下降，进而产生裂缝。此外，混凝土中加入不合适的外加剂也会引起裂缝问题，例如，掺入过量的膨胀剂或减水剂会导致混凝土体积的膨胀或收缩，从而引起混凝土裂缝问题。

2大体积混凝土施工中的裂缝预防与控制策略

2.1选择合适的原材料

为保证大体积混凝土施工的安全性，减少大体积混凝土中出现的裂缝问题，有效控制大体积混凝土施工质量，需要在前期选择合适的混凝土原材料，保证混凝土质量符合施工需求，避免混凝土质量不达标而可能导致的施工风险。例如在选择混凝土材料过程中，要对粗集料以及细集料的比例进行合理配置，混凝土集料在混凝土当中起到骨架作用，对于混凝土的性能具有较大影响，如果粗细配比不合理，就会导致混凝土质量降低，水泥用量明显增加，导致大体积混凝土裂缝风险提升。粗集料中针、片状颗粒含量过多，也会使得混凝土强度降低，在大体积混凝土施工过程当中，一旦出现这些问题，会使得混凝土的强度有所下降，因此要结合大体积混凝土施工特点，选择合适的混凝土集料配比。另外，要做好混凝土中水泥原材料的挑选，为减少混凝土裂缝，应当对混凝土的开裂情况做好预估，选择具有较强强度且抗裂性能好的水泥材料，根据不同水泥特点，结合使用硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥等。在大体积混凝土施工过程当中，还可以在混凝土当中适当添加粉煤灰，以此减少水泥用量，避免水泥水化产生过多热量，从而减少水泥水化导致的裂缝现象。

2.2加强对混凝土浇筑施工的控制

第一，分区定点浇筑。在大体积混凝土工程施工中，可以采用分区定点浇筑的方式，即根据坡度将混凝土施工区域划分为多个分区，以每次浇筑一个分区的方式进行推进，控制混凝土浇筑的速度和坡度，从而减小温度差异和收缩引起裂缝的概率，提升混凝土的质量与性能。第二，控制坍落度。混凝土的坍落度是指混凝土的和易性，其中包括混凝土的黏聚性、保水性与流动性。坍落度过大可能会导致混凝土中水分分离，进而引发混凝土裂缝。在浇筑过程中，工程团队应控制好混凝土的坍落度，以确保混凝土的均匀流动和稳定性。第三，初凝前二次抹面。为提升混凝土的质量，工程团队可以在混凝土初凝前进行二次抹面，通过抹面和压实来消除混凝土表面的空隙和气泡，提高混凝土的密实性，降低内外部温度差异，减少裂缝产生的风险。第四，控制浇筑速度。浇筑速度的控制也是施工的关键环节，过快的浇筑速度容易导致混凝土表面出现塌陷或产生空隙，增加裂缝发生的概率。要适度控制浇筑速度，使混凝土能够均匀地流动并填充模板。第五，控制和监测质量。在混凝土浇筑施工过程中，应加强质量控制和监测，定期检查混凝土的坍落度、浇筑速度、抹面工艺等参数，确保施工质量符合设计要求和标准。

2.3温度裂缝控制

第一，降低内部温度。（1）预埋冷却水管法。预埋冷却水管法是指浇筑混凝土前应先在混凝土内部架设冷却水管，待混凝土浇筑完成后，可在混凝土内部通入冷却水进行物理降温。该方法缺陷如下：该方法造价高，所用的预埋管线常为钢材，如若预埋管线渗漏，则会对结构内部产生永久性缺陷，降低结构寿命。（2）相变材料（PCM）控制法。目前相变材料包括石蜡、石墨、硅酸、月桂酸等。PCM会在高温高于相变点时吸收热量发生相变（储能过程），当温度低于相变点时会发生逆向相变（放能过程），利用PCM的储能和放能特点，可以较好地控制混凝土内部温度，进而减少混凝土温度裂缝的产生。（3）循环蓄水控制法。循环蓄水控制法是大体积混凝土基础底板控制温度裂缝的施工方法。该方法中的用水可使用基坑井点降水以及天然雨水，循环水的初始温度可通过将循环水（养护水）引入调温槽进行调节；之后再将温度合适的循环水导入到基础底板混凝土表面降温池；养护水的温度可通过调温槽和降温池的水循环进行调节。第二，提升表面温度。在养护阶段，采取如下措施来提高混凝土构件的表面温度：在混凝土浇筑完成后覆盖一层塑料薄膜，并做好测温工作，当里外温差超过警戒值时，应在混凝土表面增加覆盖物层数。保温材料覆盖法是通过在大体积混凝土表面覆盖保温材料，但该方法只适用于尺寸不大的大体积混凝土结构。保温材料可使用土工织物、塑料保温膜、钢木模板等。

2.4裂缝的修复与补强

①填充法。填充法是通过填充材料（如水泥砂浆、环氧树脂等）填充裂缝，以封闭裂缝并恢复其强度。填充法适用于裂缝较小、较浅的情况。②表面涂抹法。表面涂抹法是在裂缝表面涂抹一层特殊的水泥浆或环氧树脂，以封闭裂缝并增加其强度。表面涂抹法适用于裂缝较小、较浅的情况。③喷浆法。喷浆法是通过喷枪将水泥浆或环氧树脂喷射到裂缝表面，以封闭裂缝并恢复其强度。喷浆法适用于裂缝较小、较浅的情况。④粘贴法。粘贴法是将具有高强度、高粘结力的材料（如钢板、碳纤维布等）粘贴在裂缝表面，以提高结构的抗拉、抗剪能力。粘贴法适用于裂缝较深、较宽的情况。⑤钢筋混凝土套筒灌浆法。钢筋混凝土套筒灌浆法是通过钻孔将水泥浆或化学浆注入裂缝，以填充和封闭裂缝并提高其强度。适用于裂缝较深、较宽的情况。

3结束语

总而言之，针对大体积混凝土施工过程中的裂缝问题，从浇筑方法、材料选择、养护和温度控制等方面采取相应措施，优化大体积混凝土的浇筑技术。裂缝控制方法，可以在施工过程中有效地避免裂缝的产生，从而提高工程质量。

参考文献

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