大体积混凝土施工收缩裂缝控制分析

大体积混凝土施工收缩裂缝控制分析

虞力

南京交通投资置业有限公司  江苏南京  210000

摘要：随着高层建筑项目的不断增多，大体积混凝土工程的应用途径越来越多，大体积混凝土施工质量是否能够符合要求，对工程建设的全过程有直接影响。在大体积混凝土的施工过程中，最容易出现的质量问题就是裂缝，一直以来，在大体积混凝土中，怎样控制裂缝的产生，是一个难点，也是一个重点。为了提高大体积混凝体施工的质量，那么就要在施工阶段科学、合理的把控每个施工环节，正确的应用施工技术，避免裂缝的出现给大体积混凝土结构的性能造成损害。对于大体积混凝土施工收缩裂缝控制技术，应选用抗裂混凝土建筑材料，将材料因素引起的裂缝问题降到最低；优化大体积混凝土的浇筑顺序，从而对裂缝问题进行精准的把控。

关键词：大体积混凝土；施工收缩缝控制技术；应用效果

引言

混凝土收缩裂缝包括不可见裂缝和可见裂缝两种，其中可见裂缝还可分为黏着裂缝、泥石裂缝和骨料裂缝等类型；不可见裂缝则包括温度、外荷载、干缩、碳化、塑性裂缝等。裂缝是不规则的，容易受到施工现场环境的影响，可见裂缝基本都是由不可见裂缝发展形成的，属于情况更加严重的裂缝。混凝土的施工操作中，前期裂缝均为不可见裂缝，若是无法得到有效的管理和控制，那么就会发展为可见裂缝。不仅如此，混凝土施工阶段很容易受到温度的影响而发生收缩裂缝，温度越高则拉力越大，那么形成的裂缝就越严重。本文针对大体积混凝土施工过程中采用的收缩裂缝控制技术进行分析，在控制施工温度的基础上最大程度的管理裂缝的形成。

一、工程概况

本文研究的项目位于某市，工程建设总面积在25625.28m2，地下面积有2533m2。地下空间有三层，主要用于建设停车场。地上空间有15层，主要用于办公和居住。建筑工程的混凝土强度选择C45，筏板整体呈现为“凸”字形，以高低跨形式开展施工。高跨板的厚度在50mm，低跨板厚度有300mm。筏板长度为76.15m，宽度为31.33m，承台的厚度有1.5m，混凝土浇筑量为1825m3，属于大体积混凝土施工操作。

二、大体积混凝土发生收缩裂缝的原因

（一）温度裂缝

目前建筑工程的规模较大，大体积混凝土施工技术应用中，一次浇筑量较高，而且浇筑施工用时较短，在这样的情况下，在水泥水化热的作用下，大体积混凝土中就会产生大量的热量，从而降低了大体积混凝土结构的导热性能，因此混凝土结构表面的热量消散较快，内部温度会相对越来越高，在温度应力作用下，混凝土构件会产生裂纹，由温度引起的裂纹通常是在混凝土构件的表层[1]。

（二）收缩裂缝

大体积混凝土结构冷却的过程中也会发生收缩，收缩的时候会受到其他因素的影响而产生较大的收缩应力，在收缩应力大于混凝土结构抗拉强度的情况下，结构就会产生裂缝，通常情况下，这种收缩裂缝在接近基底部位的时候就会变大、上部裂缝较小；在收缩裂缝较为严重的时候则会贯穿整个混凝土结构。见图1。

图1  收缩裂缝示意图

（三）钢筋锈蚀

大体积混凝土施工阶段，存在着施工质量不完善，混凝土不密实、混凝土表面有孔洞、麻面、裂缝或者钢筋混凝土保护层厚度不到位的情况，外部二氧化碳通过保护层蔓延到钢筋的表面就会造成钢筋锈蚀问题的出现。在这个过程中，钢筋发生锈蚀，混凝土裂缝会沿着钢筋的方向逐渐扩大，最终损害整个混凝土结构，因此为了能够预防钢筋锈蚀，要加强混凝土浇筑的密度，要对钢筋保护层的厚度进行控制，尽早的做好对裂缝的管理。混凝土浇筑过程中要提高混凝土施工质量管理对策，有效提高钢筋防锈蚀能力。

（四）冻胀问题

冻胀裂缝一般发生在冬天，气温下降到0℃以下的时候，混凝土内部若是含水量较高那么就会发生冻胀的问题，随着混凝土体积膨胀而发生裂缝。若是在低温季节进行施工操作，那么就要做好预应力孔的保温处理，否则就会在预应力灌浆后沿着管道方向发生冻胀裂缝，冻胀裂缝的产生与温度裂缝形成的条件有很大的不同，冻胀裂缝在冬天的北方地区最为常见，因此寒冷地区的施工要格外注意冻胀问题[2]。寒冷地区的大体积混凝土也会因为长期暴晒，混凝土表面的温度高于内部，从而造成局部拉应力的提高从而发生裂缝。同时，在雷雨暴风的天气就会造成大体积混凝土表面温度的下降，但混凝土内部温度变化不明显，如此也会形成内外温度差而形成裂缝。

三、大体积混凝土施工收缩裂缝控制技术的应用

（一）选择抗裂混凝土材料

本次工程选择的混凝土材料为自然连续级粗骨料配比，有利于提高混凝土材料的和易性，混凝土强度、均匀度和密实度会明显提高。混凝土拌制的过程中加入碎石，能够让拌制混凝土的温度符合施工要求。同时，需要严格控制粗骨料与细骨料中泥沙量。混凝土中的其他掺合料采用的为粉煤灰，少量加入粉煤灰有利于提高混凝土的强度，在满足施工项目对混凝土强度要求的基础上，还要对混凝土实施粘聚性的反复试验，从基础上消除产生裂缝的条件。

（二）优化大体积混凝土浇筑顺序

为了减少混凝土裂缝的产生则在混凝土浇筑的时候采用分段分块的浇筑模式。见图2。通过图2我们可以发现，将混凝土浇筑的过程划分成几个区块，按照1～21的顺序进行浇筑。1～6的浇筑区块在混凝土浇筑底部区域，很容易发生微观裂缝问题，在1～6的浇筑块中实施连续浇筑，可以有效预防水平裂缝的发生；7～10、11～15、16～21分别实施三个层级的浇筑，这时混凝土抗渗性能明显提高，存在很多孔隙气泡，无法有效提高混凝土的粘合度。在7～10、11～15、16～21三个层次浇筑过程中，需要将混凝土实施多次振捣处理，减少裂缝对施工带来的影响，并且也有利于提高混凝土的抗压强度。7～10浇筑区块的浇筑过程中需要混凝土初凝以后进行静置处理，保证与1～6区块浇筑的混凝土充分融合。11～15浇筑区块要实施集中浇筑，有利于提高混凝土的泥浆粘合程度。16～21浇筑块中，要将混凝土浇筑温度的波动控制在合理范围中，减少与其他浇筑块中的温度差异，1～21个浇筑块要同时完成浇筑，避免产生自生裂缝和碳化裂缝。

图2  浇筑顺序

（三）加强对混凝土施工温度的管理

    本文研究工程的施工在夏天，混凝土能量流失情况比较严重，在完成了混凝土分区块浇筑后，混凝土出现了分层的情况，在不同浇筑区块中，存在着颜色不同、静置后发生粘着裂缝的问题，施工质量明显下降。因此在分层浇筑的基础上需要加强对混凝土施工温度的管理，计算公式为：；

其中，T0表示混凝土施工温度的基础数据；Nn表示混凝土浇筑量；N为浇筑排量；λ表示温度变化系数；T1表示温度变化数据；A表示混凝土配比数据；V表示混凝土实际的运输距离；l表示混凝土搅拌的速度；S表示混凝土运输中停歇的时间[3]。

接下来对7～10区块进行浇筑，该区块若低于基础温度值则实施暴露混凝土浇筑面积、若是高于基础温度值则进行降温处理。11～15区块、16～21区块均采用同样的操作步骤。不仅如此，要降低混凝土入模的温度，就要先降低原材料的温度。该工程施工阶段，混凝土受到太阳直晒，脱模温度相比预期高出一些，因此要采取冷却措施，降低混凝土脱模的温度。混凝土在运输过程中通过连续运输模式，尽可能的减少混凝土运输时间，其目的就是为了减少混凝土在运输过程中发生吸热问题[4]。为了尽可能的减少光照对混凝土施工带来的影响，可以选择在夜间进行混凝土浇筑与施工，减少阳光照射产生的温度裂缝形成。

（四）铺设养护冷却管

为了避免收缩裂缝、温度裂缝、碳化裂缝的发生，保证大体积混凝土的施工质量，也为了保证混凝土后续养护效果，本文工程施工此阿勇的养护冷却管，因为项目施工在夏季，因此采用冷却隔热联合养护模式，在混凝土的周围铺设了冷却管。见图3。

图3  冷却隔热联合养护结构图

在混凝土的上部放置1cm的隔热层，然后在放置一个随意厚度的隔热层，混凝土下方铺设冷却管。这种方法比较适用于冬季施工，隔热层转换为保温层，冷却管变为加温管，就可以保证混凝土的温度符合施工要求。通过收缩系数的准确计算，能够提高混凝土裂缝管理效果，并且在混凝土施工周围布设测温孔，分别对混凝土上中下部位实施温度测量，测温孔板面有300mm，根据冷却管的埋置深度可以安装25mm的钢管，测温的时候，通过测温孔中安装的温度传感器，每隔5min记录一次数据，如果温度超过或低于最大温度的时候就会进行快速的降温操作。400mm厚度混凝土最大温度为38.4℃，测温孔测量温度有41.5℃则冷却管开启对混凝土实施了降温操作；600mm厚度混凝土最佳温度为38.4℃，测温孔测量的温度为55.5℃，因此在混凝土上部再铺设隔热层，并且打开冷却管进行混凝土的降温处理，实现了对裂缝的有效控制[5]。

四、工程施工效果分析

通过有效的大体积混凝土收缩裂缝控制技术的应用，采用抗压强度测试仪评估混凝土的抗压强度，见表1。获得混凝土抗压强度后计算混凝土的抗裂性能，见表2。

表1  抗压强度相关技术参数

表2  混凝土抗裂性能

五、小结

随着社会经济的发展，工程建筑行业也因此得到积极的发展，出现了很多新颖的建筑形式。在建筑建设阶段，大体积混凝土应用越来越广泛，但是大体积混凝土受到体积、温度、环境等因素的变化很容易产生裂缝而影响建筑施工质量。因此我们要积极分析造成大体积混凝土裂缝形成的原因，选择合适的材料、优化混凝土浇筑流程、控制好施工温度、铺设冷却管养护等来预防大体积混凝土发生裂缝，通过研究，采取上述操作后大体积混凝土的抗裂性能、抗压强度都得到明显的提升，因此大体积混凝土收缩裂缝控制技术在大体积混凝土施工中发挥着重要的作用，需要引起施工人员的高度重视，在未来的大体积混凝土施工阶段，还要不断研究更加完善的工艺技术，预防裂缝的形成，从而有效提高我国建筑工程施工质量，也推动我国建筑行业的稳定、健康发展。

参考文献：

[1]杨育贤.大体积混凝土施工收缩裂缝控制研究[J].四川水泥,2022(12):144-146.

[2]潘泽军.浅析大体积混凝土施工裂缝原因及其控制技术[J].中国建筑金属结构,2022(01):96-97.

[3]林永奇.大体积混凝土施工裂缝的成因及应对方法研究[J].四川建材,2021,47(11):127-128.

[4]赵彬.建筑工程大体积混凝土施工裂缝控制措施研究[J].四川水泥,2017(09):215.

[5]刘维欢.浅析大体积混凝土施工的断裂缝成因及补救措施[J].四川水泥,2014(07):178.