市政工程大体积混凝土裂缝的预控

任跃中

（太原城市建设有限公司，山西 太原 030000）

市政工程中，桥梁的墩台、盖梁通常为最小尺寸均大于1m的大体积现浇混凝土，因此其施工经常涉及大体积混凝土现浇施工。而大体积混凝土施工由于容易出现各类裂缝，因此是市政工程施工中的重点与难点，需要加以探讨与研究。

1 大体积混凝土施工中常见的裂缝类型

在大体积混凝土施工过程中，裂缝问题较为突出，如果按照裂缝的程度大小来区分，大致分为三种类型，分别为以下：1）表层裂缝。通常情况下这种裂缝问题带来的危害不是很大，主要的由于温度因素而导致，且表层裂缝并不会对混凝土结构的受力安全造成影响。但是表层裂缝会对混凝土结构的外观造成影响，给人一种不安全的观感。2）深度裂缝。顾名思义，深度裂缝的深度相对比较深，可能会导致部分结构面被切断，这样就会对混凝土结构的受力安全造成影响，而且也会对混凝土的耐久性造成不良的影响。3）贯通裂缝。这种裂缝类型较为较为严重，一旦发生贯通裂缝，就会彻底将整体混凝土结构切断，所带来的后果则非常严重，必须要采取有效的加固措施进行防治。

2 大体积混凝土产生裂缝的原因分析

2.1 收缩变形

在浇筑环节，大体积混凝土内部往往产生一连串的化学反应，进而引发混凝土收缩，导致体积变小。当下，比较多发的收缩现象包括：干燥收缩、自身收缩、塑性收缩和碳化收缩。这里，干燥收缩最容易造成混凝土裂缝。自身收缩的原因为：细骨料水化物体积小于水泥和水化反应的水的体积，引发混凝土收缩，此类收缩不存在水分的变动，和干燥收缩比较，其收缩程度不值一提。若混凝土为塑性状态时，其内部的泌水往往急剧下降，水分不足难以第一时间得到补充，抑或由于天气状况不佳，比方高温或者大风，混凝土就会出现塑性收缩。空气里的二氧化碳和水泥水化物产生化学反应，就会导致碳化收缩。自然状态之下，混凝土出现体积收缩产生不了拉应力，然而，在施工实践中，由于大体积混凝土构件均离不开许多人为的因素，由于收缩而导致的裂缝亦难以杜绝。

2.2 受到混凝土原材料的影响

在大体积混凝土施工过程中，混凝土的构成要素包括水泥、砂、石、水等原材料，这些原材料需要根据一定的比例配比并充分搅拌从而凝结成为一个整体。但是在这一期间水泥在接触到水分之后会产生水化作用，并释放出较高的热量，而部分热量并未完全释放，反而是聚集在混凝土内部结构中，这样就会产生混凝土内外部结构的温度偏差过大，使得温度应力产生，进而使得混凝土结构出现表层裂缝。简而言之，导致大体积混凝土出现裂缝的因素主要体现在水泥的种类、强度、用量、尺寸大小等因素。

2.3 水泥水化热的影响

大体积混凝土浇筑完毕后，水泥水化热作用所放出的热量会使混凝土内部温度逐渐升高，可达70℃左右。由于混凝土内部和表面散热条件不同，大体积混凝土内部温度不易散出，导致混凝土由内部中心向外形成温度梯度。内外温差变形不同会产生温度应力，使混凝土表面产生拉应力，内部产生压应力。一旦拉应力超过混凝土极限抗拉强度，混凝土表面就会产生裂缝。

2.4 外在动力荷载作用

大体积混凝土在抗拉强度上是存在相应约束的，然而，在静力荷载及外在动力荷载作用之下，大体积混凝土往往面临拉应力的冲击，如果拉应力大于大体积混凝土本身的抗拉强度上限，混凝土就会由于外在动力荷载作用而出现裂缝。

3 预防大体积混凝土产生裂缝的对策

3.1 科学合理选择混凝土及其原材料

首先，选择低水化热的水泥。大体积混凝土发生裂缝的主要原因是在水化过程中水泥释放很多热量，为了减少热量，所以施工前选择初期水化热小的水泥，如矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥等，这些材料能够有效调控水泥用量，防止温度过高，增强混凝土的硬度及体积的湿度，从而防止使用水泥后对混凝土的硬度、强度造成不利影响，同时活性细掺料也是代替水泥的一种材料。其次，科学、合理的选择骨料。根据施工情况和需求，应选择粒径大的石子，保障质量与规范要求相符，保证级配科学，而且细集料的含泥量达标。强化对用水量的管控，节约对水泥的使用量，在符合配合比设计需求的基础上，尽可能降低水泥用量，有效管控混凝土收缩和泌水问题。如果想要合理选择细骨料，应优先使用平均粒径较大的中粗砂，这种骨料能够防止混凝土发生干缩，有效降低水化热量，防止混凝土出现裂缝。最后，合理掺加外加料和外加剂。加入适量的外加料和外加剂对于预防裂缝出现效果确切。例如加入适量的粉煤灰能够实现对水泥用量的有效控制，减少水化热，使掺量保持在30%之内。或者掺入适量的减水剂，可以有效提供混凝土的活性，增加水泥水化能力，提高混凝土的强度，实现对水化热的合理控制，降低水化热释放的速率。

3.2 严格控制大体积混凝土浇筑施工工艺

在进行大体积混凝土的浇筑施工时，应选择在阴天进行，并将混凝土入模温度控制在24℃左右。混凝土浇筑要分层进行，每层厚度应控制在400～500mm之间。浇筑混凝土浇筑应连续进行，间歇时间不得超过2.5h。由于大体积混凝土的坍落度相对较大，表面钢筋下部可能会有水分产生，或在表层钢筋上部的混凝土产生细小裂缝，因此在混凝土初凝前和混凝土预沉后采取二次抹面压实措施。在完成大体积混凝土的浇筑后，施工单位可以采取冷却管循环水降温控制措施。降温时可以用水泵抽水，合理控制冷却管进水口压力，且进出水管温差应控制在5～10℃之间。每次降温前，施工人员应首先测试孔内温度。如果混凝土循环管口内的水温与环境温度差达到25℃时以上，应及时进行循环水降温。在注水降温过程中，应每隔4h监测一次温度。温度有下降趋势时，可停止循环水降温。浇筑完成后，应根据环境温度以及湿度采取相应的保温保湿措施，且养护时间应达到14d以上。

3.3 加强混凝土养护

大体积混凝土在施工完成后，就要及时养护。经过养护混凝土结构目的在于可以快速采集有关混凝土内部温度改变的情况，进而有效把控混凝土的温度，避免大体积混凝土出现裂缝现象。在不同季节，要对大体积混凝土采用合理措施加以维护，冬天应做好混凝土抗冻措施，避免霜冻损坏混凝土，夏天就要立即做好保湿措施，防止因为温度过高，蒸发迅速而出现的裂缝病害。加强大体积混凝土的保温隔热是养护混凝土的重要方法，还是提升质量的重点。大体积混凝土浇筑结束后，及时铺设塑料薄膜和潮湿的双层麻袋片进行洒水养护，保证混凝土终凝前外表湿润。高温环境下施工时，要安装遮阳板，大风环境下施工时，科学采取挡风措施，且合理洒水养护，保证施工质量。

3.4 做好大体积混凝土的温度变化分析

根据实际温度的监控结果以及相关理论分析，桥梁基础大体积混凝土浇筑内外温差变化的趋势主要可以分为升温、降温及稳定三个不同阶段。在混凝土刚浇筑完成之后，混凝土内的水泥水化在很短的时间内完成，且随着浇筑时间的延长，整体浇筑温度逐渐降低，趋于稳定。由于混凝土本身的导热系数比较小，很容易导致中心区域的热量形成积聚。因此，在前期的时候需要通过加压来降低内部温度，保证内部热量的释放。在混凝土降温期间，部分区域混凝土存在温度梯度，需要采取有效的方法来减少因内部存在温度梯度而产生的应力。当环境温度在30℃左右时，对基础表面采取覆盖土工布、塑料薄膜等方式养护，侧面采用薄膜包裹保湿及加强覆盖抗风等措施，减少表面热量的散失。

4 结语

引发大体积混凝土裂缝问题的原因是多方面的，所以，在施工时，施工单位应仔细查找产生裂缝的原因，并以此为基础，给予相应的防范策略，并且秉持“预防为主，防治结合”的原则，从根本上有效化解大体积混凝土的裂缝问题。