大體積混凝土結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)與措施直接關(guān)系到混凝土結(jié)構(gòu)的使用功能，若不能很好地了解大體積混凝土結(jié)構(gòu)開裂的原因以及掌握應(yīng)對此類問題的相關(guān)施工措施，那么在實際生產(chǎn)中就很難保證施工質(zhì)量。
一、大體積混凝土裂縫的成因
1.混凝土的收縮
礦渣水泥、快硬水泥、低熱水泥混凝土收縮性較高，普通水泥、火山灰水泥、礬土水泥混凝土收縮性較低。另外水泥標號越低、單位體積用量越大、磨細度越大，則混凝土收縮越大，且發(fā)生收縮時間越長。
2.水泥水化熱的影響
水泥水化過程中放出大量的熱量，且主要集中在澆筑后的7天左右，一般每克水泥可以放出500J左右的熱量，如果以水泥用量 350Kg/m3～550 Kg/m3來計算，每立方米混凝土將放出17500KJ～27500KJ的熱量，從而使混凝土內(nèi)部升高(可達70℃左右，甚至 更高)。尤其對于大體積混凝土來講，這種現(xiàn)象更加嚴重。
3.外界氣溫濕度變化的影響
混凝土具有熱 脹冷縮性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或內(nèi)部結(jié)構(gòu)溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過混凝土抗拉強度時即產(chǎn)生溫度裂縫。 溫度裂縫區(qū)別其它裂縫最主要特征是隨溫度變化而擴張或合攏。外界氣溫愈高，混凝土的澆筑溫度也就愈高；如果外界溫度降低則又會增加大體積混凝土的內(nèi)外溫度 梯度。如果外界溫度下降過快，會造成很大的溫度應(yīng)力，極其容易引發(fā)混凝土的開裂。另外，外界的濕度降低會加速混凝土的干縮，導(dǎo)致混凝土裂縫的產(chǎn)生。
二、大體積混凝土裂縫的防治
1.大體積混凝土中水泥的品種及用量
大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因就是水泥水化過程中釋放了大量的熱量。對于基礎(chǔ)工程中的大體積混凝土，應(yīng)該選擇低熱或者中熱的水泥品種。而水泥釋放溫度 的大小及速度取決于水泥內(nèi)礦物成分。在大體積混凝土施工中，應(yīng)盡量使用礦渣硅酸鹽水泥、火山灰水泥。充分利用混凝土的后期強度，以減少水泥的用量。
2.摻加外加料和外加劑
要降低大體積混凝土的水泥水化熱引起的內(nèi)部升溫，防止結(jié)構(gòu)出現(xiàn)溫度裂縫，利用粉煤灰作混凝土的摻合料是最有效的方法之一。在大體積混凝土中摻入一定量的 粉煤灰后，可以增加混凝土的密實度，提高抗?jié)B能力，改善混凝土的工作度，降低最終收縮值，減少水泥用量。外加劑可以從以下幾個方面來選擇。UFA膨脹劑， 它可以等量替換水泥。一方面保證混凝土的密實度，另一方面使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓力，以抵消混凝土中產(chǎn)生的部分拉應(yīng)力。加減水緩凝劑，并保證一定的坍落度。這 樣可以延緩水化熱的峰值期并改善混凝土的和易性，降低水灰比，以達到減少水化熱的目的。
3.大體積混凝土的骨料控制
在骨料的選擇上，應(yīng)該選取粒徑大、強度高、級配好的骨料。這樣可以獲得較小的空隙率及表面積，從而減少水泥的用量，降低水化熱，減少干縮，減小混凝土裂縫的延展。
4.優(yōu)化大體積混凝土的設(shè)計
改善內(nèi)外溫度和其約束條件是防止大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的重要因素。粉煤灰使混凝土水化熱在一定程度上延緩釋放，對大體積混凝土的溫度控制較為有效，同時 增加了混凝土的和易性，促進了混凝土的后期強度，施工也較為方便。在滿足混凝土設(shè)計強度的前提下，盡量減少水泥用量，降低水化熱。摻加緩凝型減水劑，能有 效延緩水化熱的釋放時間，減少混凝土內(nèi)部水化熱峰值并減小溫度應(yīng)力，避免出現(xiàn)冷接縫的可能。使用混凝土外加劑摻量5%，能有效補償混凝土干縮，并在一定程 度上補償混凝土冷縮，減小混凝土應(yīng)力，同時可有效改變混凝內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)，增加密實度，提高混凝土抗?jié)B、抗裂能力。
5.溫度控制
防止地下室尤其是底板裂縫的產(chǎn)生，主要應(yīng)從降低溫度應(yīng)力，提高混凝土早期強度和極限拉伸強度著手。熱應(yīng)力的控制手段主要是控制混凝土的內(nèi)外溫差△T?！鱐=Tp+Tr-Tf式中：Tp是起始澆筑溫度；Tr是水泥水化溫升；Tf是天然或人工冷卻后澆筑塊的穩(wěn)定溫度。
在溫度較高的情況下進行施工，一定要注意降低混凝土澆筑時的溫度?？梢栽谑┕がF(xiàn)場對堆在露天的砂石用布覆蓋，以減少陽光對其的輻射，同時對澆筑前的砂石 用冷水降溫。在攪拌過程中向混凝土中添加冰水。在混凝土的內(nèi)部通入冷卻循環(huán)水，采用循環(huán)法保溫養(yǎng)護，以便加快混凝土內(nèi)部的熱量散發(fā)。
6.加強施工技術(shù)與養(yǎng)護施工時插筋位置的振搗、抹壓、養(yǎng)護
由于鋼筋是熱的良導(dǎo)體，易產(chǎn)生大的溫度梯度，這是裂縫產(chǎn)生的一個主要環(huán)節(jié)。同時加強初凝前的抹壓，以消除初期裂縫，并加強早期養(yǎng)護，提高砼抗拉強度。砼 澆筑后，應(yīng)盡快回填土，土是砼最好的養(yǎng)護材料之一。采用蓄水法保溫養(yǎng)護，在混凝土施工期間可通入冷卻循環(huán)水，以便加快承臺內(nèi)部熱量的散發(fā)。如采用內(nèi)散外蓄 綜合養(yǎng)護措施，可有效降低混凝土的溫升值，且可大大縮短養(yǎng)護周期，對于超厚大體積混凝土施工尤其適用。
7.加強檢、測的技術(shù)管理
加強原材料的檢驗、試驗工作。施工中嚴格按照方案及交底的要求指導(dǎo)施工，明確分工，責(zé)任到人。加強計量監(jiān)測工作，定時檢查并做好詳細記錄，認真對待澆筑過程中可能出現(xiàn)的冷縫，并采取措施加以杜絕。在變截面施工前，一定要加強預(yù)測，并保證預(yù)測的科學(xué)性。
綜上所述，雖然大體積混凝土很容易產(chǎn)生裂縫，但是大量的科學(xué)研究以及成功的工程實例都表明：只要我們在設(shè)計、施工工藝、材料選擇以及后期的養(yǎng)護過程中能夠充分考慮各種因素的影響，還是可以避免產(chǎn)生危害結(jié)構(gòu)的裂縫。
一、大體積混凝土裂縫的成因
1.混凝土的收縮
礦渣水泥、快硬水泥、低熱水泥混凝土收縮性較高，普通水泥、火山灰水泥、礬土水泥混凝土收縮性較低。另外水泥標號越低、單位體積用量越大、磨細度越大，則混凝土收縮越大，且發(fā)生收縮時間越長。
2.水泥水化熱的影響
水泥水化過程中放出大量的熱量，且主要集中在澆筑后的7天左右，一般每克水泥可以放出500J左右的熱量，如果以水泥用量 350Kg/m3～550 Kg/m3來計算，每立方米混凝土將放出17500KJ～27500KJ的熱量，從而使混凝土內(nèi)部升高(可達70℃左右，甚至 更高)。尤其對于大體積混凝土來講，這種現(xiàn)象更加嚴重。
3.外界氣溫濕度變化的影響
混凝土具有熱 脹冷縮性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或內(nèi)部結(jié)構(gòu)溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過混凝土抗拉強度時即產(chǎn)生溫度裂縫。 溫度裂縫區(qū)別其它裂縫最主要特征是隨溫度變化而擴張或合攏。外界氣溫愈高，混凝土的澆筑溫度也就愈高；如果外界溫度降低則又會增加大體積混凝土的內(nèi)外溫度 梯度。如果外界溫度下降過快，會造成很大的溫度應(yīng)力，極其容易引發(fā)混凝土的開裂。另外，外界的濕度降低會加速混凝土的干縮，導(dǎo)致混凝土裂縫的產(chǎn)生。
二、大體積混凝土裂縫的防治
1.大體積混凝土中水泥的品種及用量
大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因就是水泥水化過程中釋放了大量的熱量。對于基礎(chǔ)工程中的大體積混凝土，應(yīng)該選擇低熱或者中熱的水泥品種。而水泥釋放溫度 的大小及速度取決于水泥內(nèi)礦物成分。在大體積混凝土施工中，應(yīng)盡量使用礦渣硅酸鹽水泥、火山灰水泥。充分利用混凝土的后期強度，以減少水泥的用量。
2.摻加外加料和外加劑
要降低大體積混凝土的水泥水化熱引起的內(nèi)部升溫，防止結(jié)構(gòu)出現(xiàn)溫度裂縫，利用粉煤灰作混凝土的摻合料是最有效的方法之一。在大體積混凝土中摻入一定量的 粉煤灰后，可以增加混凝土的密實度，提高抗?jié)B能力，改善混凝土的工作度，降低最終收縮值，減少水泥用量。外加劑可以從以下幾個方面來選擇。UFA膨脹劑， 它可以等量替換水泥。一方面保證混凝土的密實度，另一方面使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓力，以抵消混凝土中產(chǎn)生的部分拉應(yīng)力。加減水緩凝劑，并保證一定的坍落度。這 樣可以延緩水化熱的峰值期并改善混凝土的和易性，降低水灰比，以達到減少水化熱的目的。
3.大體積混凝土的骨料控制
在骨料的選擇上，應(yīng)該選取粒徑大、強度高、級配好的骨料。這樣可以獲得較小的空隙率及表面積，從而減少水泥的用量，降低水化熱，減少干縮，減小混凝土裂縫的延展。
4.優(yōu)化大體積混凝土的設(shè)計
改善內(nèi)外溫度和其約束條件是防止大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的重要因素。粉煤灰使混凝土水化熱在一定程度上延緩釋放，對大體積混凝土的溫度控制較為有效，同時 增加了混凝土的和易性，促進了混凝土的后期強度，施工也較為方便。在滿足混凝土設(shè)計強度的前提下，盡量減少水泥用量，降低水化熱。摻加緩凝型減水劑，能有 效延緩水化熱的釋放時間，減少混凝土內(nèi)部水化熱峰值并減小溫度應(yīng)力，避免出現(xiàn)冷接縫的可能。使用混凝土外加劑摻量5%，能有效補償混凝土干縮，并在一定程 度上補償混凝土冷縮，減小混凝土應(yīng)力，同時可有效改變混凝內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)，增加密實度，提高混凝土抗?jié)B、抗裂能力。
5.溫度控制
防止地下室尤其是底板裂縫的產(chǎn)生，主要應(yīng)從降低溫度應(yīng)力，提高混凝土早期強度和極限拉伸強度著手。熱應(yīng)力的控制手段主要是控制混凝土的內(nèi)外溫差△T?！鱐=Tp+Tr-Tf式中：Tp是起始澆筑溫度；Tr是水泥水化溫升；Tf是天然或人工冷卻后澆筑塊的穩(wěn)定溫度。
在溫度較高的情況下進行施工，一定要注意降低混凝土澆筑時的溫度?？梢栽谑┕がF(xiàn)場對堆在露天的砂石用布覆蓋，以減少陽光對其的輻射，同時對澆筑前的砂石 用冷水降溫。在攪拌過程中向混凝土中添加冰水。在混凝土的內(nèi)部通入冷卻循環(huán)水，采用循環(huán)法保溫養(yǎng)護，以便加快混凝土內(nèi)部的熱量散發(fā)。
6.加強施工技術(shù)與養(yǎng)護施工時插筋位置的振搗、抹壓、養(yǎng)護
由于鋼筋是熱的良導(dǎo)體，易產(chǎn)生大的溫度梯度，這是裂縫產(chǎn)生的一個主要環(huán)節(jié)。同時加強初凝前的抹壓，以消除初期裂縫，并加強早期養(yǎng)護，提高砼抗拉強度。砼 澆筑后，應(yīng)盡快回填土，土是砼最好的養(yǎng)護材料之一。采用蓄水法保溫養(yǎng)護，在混凝土施工期間可通入冷卻循環(huán)水，以便加快承臺內(nèi)部熱量的散發(fā)。如采用內(nèi)散外蓄 綜合養(yǎng)護措施，可有效降低混凝土的溫升值，且可大大縮短養(yǎng)護周期，對于超厚大體積混凝土施工尤其適用。
7.加強檢、測的技術(shù)管理
加強原材料的檢驗、試驗工作。施工中嚴格按照方案及交底的要求指導(dǎo)施工，明確分工，責(zé)任到人。加強計量監(jiān)測工作，定時檢查并做好詳細記錄，認真對待澆筑過程中可能出現(xiàn)的冷縫，并采取措施加以杜絕。在變截面施工前，一定要加強預(yù)測，并保證預(yù)測的科學(xué)性。
綜上所述，雖然大體積混凝土很容易產(chǎn)生裂縫，但是大量的科學(xué)研究以及成功的工程實例都表明：只要我們在設(shè)計、施工工藝、材料選擇以及后期的養(yǎng)護過程中能夠充分考慮各種因素的影響，還是可以避免產(chǎn)生危害結(jié)構(gòu)的裂縫。
