中国建筑第二工程局上海分公司
摘要：随着我国各项基础设施建设的加快和城市建设的发展，各种建筑物、构造物的规模和体量都在大幅度的提升，因此大体积混凝土已愈来愈广泛的技术被应用，其技术方面的措施要求也显得愈益重要。大量的工程实践表明，大体积混凝土在施工过程中普遍会遇到裂缝控制问题。
关键词：大体积混凝土；裂缝分析；控制措施；处理办法。
1 大体积混凝土及其开裂机理分析
1.1 大体积混凝土概述
混凝土结构物实体最小尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。大体积混凝土的特点是：混凝土量大，结构厚实；施工技术要求高，水泥水化热易积聚而使结构产生温度变形。在大体积混凝土的施工过程中，要解决的首要问题是控制混凝土的温度裂缝，提高混凝土的抗渗、抗裂、抗侵蚀性能，提高结构的耐久性。大体积混凝土的裂缝控制是一项比较复杂的施工技术，必须认真采取措施，尽可能避免混凝土开裂。
1.2 大体积混凝土开裂机理分析
1.2.1 主要原因
大体积混凝土结构中，由于结构截面大，水泥用量多，水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用，由此形成的温度收缩应力是导致钢筋混凝土产生裂缝的主要原因。这种裂缝有表面裂缝和贯通裂缝两种。表面裂缝是由于混凝土表面和内部的散热条件不同，温度外低内高，形成了温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，表面的拉应力超过混凝土抗拉强度而引起的。贯通裂缝是由于大体积混凝土在强度发展到一定程度，混凝土逐渐降温，这个降温差引起的变形加上混凝土失水引起的体积收缩变形，受到地基和其他结构边界条件的约束时引起的拉应力，超过混凝土抗拉强度时所可能产生的贯通整个截面的裂缝。
1.2.2 其他原因
高强度的混凝土早期收缩较大，这是由于高强混凝土中以30%~60%矿物细掺合料替代水泥，高效减水剂掺量为胶凝材料总量的1%~2%，水胶比为0.25~0.40，改善了混凝土的微观结构，给高强混凝土带来许多优良特性，但其负面效应最突出的是混凝土收缩裂缝几率增多。高强混凝土的收缩，主要是干燥收缩、温度收缩、塑性收缩、化学收缩和自收缩。混凝土初现裂纹的时间可以作为判断裂纹原因的参考：塑性收缩裂纹大约在浇筑后几小时到十几小时出现；温度收缩裂纹大约在浇筑后2到10d出现；自收缩主要发生在混凝土凝结硬化后的几天到几十天；干燥收缩裂纹出现在接近1年龄期内。
干燥收缩：当混凝土在不饱和空气中失去内部毛细孔和凝胶孔的吸附水时，就会产生干缩，高性能混凝土的孔隙率比普通混凝土低，故干缩率也低。
塑性收缩：塑性收缩发生在混凝土硬化前的塑性阶段。高强混凝土的水胶比低，自由水分少，矿物细掺合料对水有更高的敏感性，高强混凝土基本不泌水，表面失水更快，所以高强混凝土塑性收缩比普通混凝土更容易产生。
2 大体积混凝土裂缝控制
2.1 控制原材料及配合比
2.1.1 原材料的选用
2.1.1.1 水泥选择及其质量，应符合下列规定：
1）水泥应符合现行国家标准《通用硅酸盐水泥》GB175的有关规定，当采用其他品种时，其性能指标必须符合现行国家有关标准的规定；
2）应选用水化热低的通用硅酸盐水泥，3d水化热不宜大于250kJ/kg，7d水化热不宜大于280kJ/kg；当选用52.5强度等级水泥时，7d水化热宜小于300kJ/kg。
3）水泥在搅拌站的入机温度不宜高于60℃。
4）水泥进场时应检查品种、代号、强度等级、包装或散装编号、出厂日期等，并应检验水泥强度、安定性、凝结时间、水化热等性能指标。
2.1.1.2 骨料选择，除应符合现行国家标准《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52的有关规定外，尚应符合下列规定：
1）细骨料宜采用中砂，细度模数宜大于2.3，含泥量不应大于3%；
2）粗骨料宜选用粒径5mm～31.5mm，并应连续级配，含泥量不应大于1%；
3）应选用非碱活性的粗骨料；
4）当采用非泵送施工时，粗骨料的粒径可适当增大。
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2.1.2 配合比设计原则
大体积混凝土配合比设计，除应符合现行行业标准《普通混凝土配合比设计规范》JGJ55的有关规定外，尚应符合下列规定：
1）采用混凝土60d或90d强度指标时，应将其作为混凝土配合比的设计依据；
2）混凝土拌合物的坍落度不宜大于180mm；
3）拌合水用量不宜大于170kg/m3；
4）粉煤灰掺量不宜大于胶凝材料用量的50%，矿渣粉掺量不宜大于胶凝材料用量的40%；粉煤灰和矿渣粉掺量总和不宜大于胶凝材料用量的50%；
5）水胶比不宜大于0.45；
6）砂率宜为38%～45%。
7）混凝土制备前，宜进行绝热温升、泌水率、可泵性等对大体积混凝土控制裂缝技术参数的试验，必要时配合比设计应当通过试泵送。
8）在确定混凝土配合比时，应根据混凝土绝热温升、温控施工方案的要求等，提出混凝土制备时粗细骨料和拌合用水及入模温度控制的技术措施。
2.2.2 大体积混凝土保温保湿养护措施
大体积混凝土应采取保温保湿养护，在每次混凝土浇筑完毕后，除应按普通混凝土进行常规养护外，尚应及时按温控技术措施的要求进行保温养护，并应符合下列规定：
1）应专人负责保温养护工作，并应按本规范的有关规定操作，同时应做好测试记录；
2）保湿养护持续时间，不宜少于14d，并应经常检查塑料薄膜或养护剂涂层的完整情况，并应保持混凝土表面湿润；
3）保温覆盖层拆除应分层逐步进行，当混凝土表面温度与环境最大温差小于20℃时，可全部拆除。
3 大体积混凝土裂缝的处理方法
3.1 灌浆法
3.1.1 水泥灌浆法
钻孔：采用风钻钻孔，孔距1-1.5m除浅孔采用骑缝孔外一般占孔轴线与裂缝呈30—45?斜角，孔深应穿过裂缝面0.5m以上，当钻孔有两排或两排以上时，宜交叉或呈梅花形布置。
冲洗：钻孔完毕后，应用水冲洗，按竖向排列自上而下逐孔进行。
密封：缝面冲洗净后，在裂缝表面用1：1～2水泥砂浆或环氧胶泥涂抹。
埋管：一般用?19-38的钢管作灌浆管（钢管上端加工丝扣），安装前在钢管外壁用生胶带缠紧，然后旋入孔中，孔中管壁周围的空隙用水泥砂浆或硫磺砂浆封堵，以防冒浆或灌浆管冲孔中脱出。
试压：用0.1-0.2MPa压力水作渗水试验，采取灌浆孔压水，排水孔排水的方法检查裂缝和管路畅通情况，然后关闭排气孔检查止浆堵漏效果，并湿润缝面，以利粘结。
灌浆：合格的经设计批准使用的填缝用注射性水泥，水泥净将水灰比为0.4，灌浆压力0.3—0.5MPa。在整条裂缝处理完毕后，孔内应充满净浆，并填入净砂用棒捣实。
3.1.2 化学灌浆法
钻孔：采用风钻钻孔，孔距1-1.5m除浅孔采用骑缝孔外一般占孔轴线与裂缝呈30—45?斜角，孔深应穿过裂缝面0.5m以上，当钻孔有两排或两排以上时，宜交叉或呈梅花形布置；
密封：缝面冲洗净后，在裂缝表面用1：1～2水泥砂浆或环氧胶泥涂抹。
埋管：一般用?19-38的钢管作灌浆管（钢管上端加工丝扣），安装前在钢管外壁用生胶带缠紧，然后旋入孔中，孔中管壁周围的空隙用水泥砂浆或硫磺砂浆封堵，以防冒浆或灌浆管冲孔中脱出。
试压：用0.2-0.3MPa压缩空气进行压力实验；
灌浆：采用环氧树脂浆液进行灌浆。
4 结论
大体积混凝土结构在工程中占有不可替代的地位，特别是在大型基础设施中更是得到了广泛的应用。大体积混凝土中的裂缝由于施工原因、结构设计原因、材料本身的特性导致混凝土裂缝无法避免，影响结构的安全和使用，有的裂缝甚至造成结构物破坏，无法安全运行、使用，或者需要降低标准使用，在带来质量、安全隐患的同时也造成经济上的损失。大体积混凝土裂缝的预防和控制是一项系统工程，只要我们在设计、施工工艺、材料选择以及后期的养护过程中能够充分考虑的各种因素的影响，可以有效降低混凝土开裂风险，减少裂缝的发生，满足结构物使用的要求。
参考文献
[1]《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009。
[2]《大体积混凝土温度测控技术规》GB/T51028-2015
[2]《块体基础大体积混凝土施工技术规程》冶金行标YBJ224-1991
论文作者:李磊
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年14期
论文发表时间:2019/10/15
标签：混凝土论文; 裂缝论文; 体积论文; 水化论文; 水泥论文; 骨料论文; 钻孔论文; 《建筑学研究前沿》2019年14期论文;