大體積混凝土

雷海睿

摘要：隨著我國經濟的飛速發展，對于建筑的需求量以及要求都在不斷的提高。相對于普通混凝土結構來說，大體積混凝土具有非常多的優點，但同時由于其體積較大，施工較為復雜等缺點，需要通過一定的技術手段進行控制。本文就大體積混凝土裂縫進行闡述，并通過相應的施工技術進行控制，以供參考。

關鍵詞：大體積混凝土；特點；裂縫；施工技術

中圖分類號： TV331 文獻標識碼： A

一、定義

大體積混凝土是指最小斷面尺寸大于1m以上的混凝土結構。與普通鋼筋混凝土相比，具有結構厚，體形大、混凝土數量多、工程條件復雜和施工技術要求高的特點。它的表面系數比較小，水泥水化熱釋放比較集中，內部升溫比較快?；炷羶韧鉁夭钶^大時，會使混凝土產生溫度裂縫，影響結構安全和正常使用。大體積混凝土施工時，由于水泥水化過程中釋放大量的水化熱，使混凝土結構的溫度梯度過大，從而導致混凝土結構出現溫度裂縫。因此，計算并控制混凝土硬化過程中的溫度，進而采取相應的技術措施，是保證大體積混凝土結構質量的重要措施。

二、特點

結構厚實，混凝土量大，工程條件復雜（一般都是地下現澆鋼筋混凝土結構），施工技術要求高，水泥水化熱較大（預計超過25度），易使結構物產生溫度變形。大體積混凝土除了最小斷面和內外溫度有一定的規定外，對平面尺寸也有一定限制。因為平面尺寸過大，約束作用所產生的溫度力也愈大，如采取控制溫度措施不當，溫度應力超過混凝土所能承受的拉力極限值時，則易產生裂縫。大體積混凝土在硬化期間，一方面由于水泥水化過程中將釋放出大量的水化熱，使結構件具有“熱漲”的特性；另一方面混凝土硬化時又具有“收縮”的特性，兩者相互作用的結果將直接破壞混凝土結構，導致結構出現裂縫。

三、裂縫

大體積混凝土內出現的裂縫按深度的不同，分為貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫三種。貫穿裂縫是由混凝土表面裂縫發展為深層裂縫，最終形成貫穿裂縫。它切斷了結構的斷面，可能破壞結構的整體性和穩定性，其危害性是較嚴重的；而深層裂縫部分地切斷了結構斷面，也有一定危害性；表面裂縫一般危害性較小。

但出現裂縫并不是絕對地影響結構安全，它都有一個最大允許值。處于室內正常環境的一般構件最大裂縫寬度≤0.3mm；處于露天或室內高濕度環境的構件最大裂縫寬度≤0.2mm。

對于地下或半地下結構，混凝土的裂縫主要影響其防水性能。一般當裂縫寬度在0.1～0.2mm時，雖然早期有輕微滲水，但經過一段時間后，裂縫可以自愈。如超過0.2～0.3mm，則滲漏水量將隨著裂縫寬度的增加而迅速加大。所以，在地下工程中應盡量避免超過0.3mm貫穿全斷面的裂縫。如出現這種裂縫，將大大影響結構的使用，必須進行化學灌漿加固處理。

大體積混凝土施工階段所產生的溫度裂縫，一方面是混凝土內部因素：由于內外溫差而產生的；另一方面是混凝土的外部因素：結構的外部約束和混凝土各質點間的約束，阻止混凝土收縮變形，混凝土抗壓強度較大，但受拉力卻很小，所以溫度應力一旦超過混凝土能承受的抗拉強度時，即會出現裂縫。這種裂縫的寬度在允許限值內，一般不會影響結構的強度，但卻對結構的耐久性有所影響，因此必須予以重視和加以控制。

四、產生裂縫的主要原因

1、溫度應力

由于水泥水化熱引起砼澆筑內部溫度和溫度應力劇烈變化，是導致砼發生裂縫的主要因素。砼硬化期間水泥放出大量水化熱，內部溫度不斷上升，在表面引起拉應力。后期在降溫過程中，由于受到基礎或鋼筋的約束，又會在砼內部出現拉應力。氣溫的降低也會在砼表面引起很大的拉應力。此時，混凝齡期短，抗拉強度很低。當溫差產生的表面抗拉應力超過混凝土極限抗拉強度，則會在混凝土表面產生裂縫。許多砼的內部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發生劇烈變化。如養護不周、時干時濕，表面干縮形變受到內部砼的約束，也往往導致裂縫。

2、外界氣溫變化

混凝土內外部溫差過大會產生裂縫。主要影響因素是水泥水化熱引起的混凝土內部和混凝土表面的溫差過大。特別是大體積混凝土更易發生此類裂縫。大體積混凝土在施工階段，它的澆筑溫度隨著外界氣溫變化而變化。特別是氣溫驟降，會大大增加內外層混凝土溫差，這對大體積混凝土是極為不利的。

溫度應力是由于溫差引起溫度變形造成的；溫差愈大，溫度應力也愈大。同時，在高溫條件下，大體積混凝土不易散熱，混凝土內部的最高溫度一般可達60～65℃，并且有較長的延續時間。因此，應采取溫度控制措施，防止混凝土內外溫差引起的溫度應力。

3、混凝土的收縮

混凝土中約20℅的水分是水泥硬化所必須的，而約80℅的水分要蒸發。多余水分的蒸發會引起混凝土體積的收縮?；炷潦湛s的主要原因是內部水蒸發引起混凝土收縮。如果混凝土收縮后，再處于水飽和狀態，還可以恢復膨脹并幾乎達到原有的體積。干濕交替會引起混凝土體積的交替變化，這對混凝土是很不利的。

影響混凝土收縮，主要是水泥品種、混凝土配合比、外加劑和摻合料的品種以及施工工藝（特別是養護條件）等。砼隨著多余水分的蒸發必將引起體積的收縮，這種收縮過程是由表及里，逐步發展的。由于濕度不均勻，收縮變相也隨之不均勻，基礎的平均收縮變形助長了溫度變形引起的內力，導致砼的開裂。

4、集中應力

工業與民用建筑的各種底板、立墻、頂板以及地下箱型基礎和其它特殊構筑物在遇到各種形狀的孔洞，還有一些結構在長度方向遇到斷面突變的情況。在孔洞和變斷面的轉角部位，由于溫度收縮作用，引起應力集中，導致裂縫的產生。

5、材料

材料裂縫表現為龜裂,主要是因水泥安定性不合格或骨料中含泥量過多而引起的。

6、約束條件

大體積鋼筋砼與地基澆筑在一起，當早期溫度上升時產生的膨脹變形受到下部地基的約束而形成壓應力。由于砼的彈性模量小，徐變和應力松弛度大，使砼與地基連接不牢固，因而壓應力較小。但當溫度下降時，產生較大的拉應力，若超過砼的抗拉強度，砼就會出現垂直裂縫。

五、大體積混凝土與普通混凝土的區別

1、大體積混凝土與普通混凝土的區別表面上看是厚度不同，但其實質的區別是由于混凝土中水泥水化要產生熱量，大體積混凝土內部的熱量不如表面的熱量散失得快，造成內外溫差過大，其所產生的溫度應力可能會使混凝土開裂。因此判斷是否屬于大體積混凝土既要考慮厚度這一因素，又要考慮水泥品種、強度等級、每立方米水泥用量等因素，比較準確的方法是通過計算水泥水化熱所引起的混凝土的溫升值與環境溫度的差值大小來判別，一般來說，當其差值小于25℃時，其所產生的溫度應力將會小于混凝土本身的抗拉強度，不會造成混凝土的開裂，當差值大于25℃時，其所產生的溫度應力有可能大于混凝土本身的抗拉強度，造成混凝土的開裂，此時就可判定該混凝土屬大體積混凝土。

2、不能以截面尺寸來簡單判斷是否大體積砼，實際施工中，有些砼厚度達到1m，但也不屬于大體積砼的范疇，有些砼雖然厚度未達到1m，但水化熱卻較大，不按大體積砼的技術標準施工，也會造成結構裂縫。大體積砼與普通砼的區別表面上看是厚度不同，但其實質的區別是由于砼中水泥水化要產生熱量，大體積砼內部的熱量不如表面的熱量散失得快，造成內外溫差過大，其所產生的溫度應力可能會使砼開裂。

六、大體積混凝土施工技術措施：

由于溫差的作用，裂縫的產生是不可避免的。根據計算可以看出，可以采用摻加粉煤灰等有效方法，以降低混凝土硬化過程中混凝土內表的溫差。因而，在施工中采取適宜的措施，能夠避免有害裂縫的出現。