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大体积混凝土裂缝成因及防治措施的建筑工程论文
摘要：分析了大体积混凝土施工中产生裂缝的原因，并从混凝土材料组成、环境条件、施工工艺、外部荷载等方面，提出了针对性的防治措施，以有效解决混凝土裂缝问题，进而保证工程的施工质量。
关键词：大体积；混凝土；裂缝；措施
当前，建筑工程中一个绕不开的重要话题就是大体积混凝土施工，其主要特征就是体积大、水泥释放大量水化热，表面系数不高且内部温度上升快。要是混凝土内外温差变化急剧，混凝土就会出现裂缝，威胁建筑结构的安全，不利于工程施工的顺利开展。因此，研究大体积混凝土裂缝问题并进行有效地质量控制十分必要。
1.大体积混凝土施工特点
大体积混凝土体积相对较大，一次性完成浇筑。在施工过程中，由于超负荷的温度应力的存在，常常会出现裂缝。裂缝根据大小的不同可以分为宏觀裂缝和微观裂缝两种。其中，宏观裂缝可以用肉眼直接观察到，对建筑物的施工质量有很大威胁；微观裂缝一般不会影响工程的施工质量，但是，微观裂缝可能会在某些因素的作用下发展成宏观裂缝，从而影响施工质量。因此，在大体积混凝+32程的施工过程中，控制裂缝的产生和发展就成为质量控制的关键所在。想要控制裂缝的产生及发展就要找出在大体积混凝土施工过程中裂缝的成因及发展规律，从而降低裂缝出现的概率；对于已经出现的裂缝要及时的进行处理，从而保证大体积混凝土的施工质量。
2.大体积混凝土施工过程中裂缝的成因
导致大体积混凝土施工过程中裂缝产生的主要原因是由于混凝土的温度应力和收缩应力的存在。而温度应力和收缩应力产生的主要原因可以归纳为以下四个方面。
2.1混凝土的材料组成
大体积混凝土工程在混凝土浇筑初期容易产生较高的水化热，水化热在混凝土内部积聚使混凝土内部温度远大于表面温度，内外温差的存在会产生温度应力，使混凝土内部受压外部受拉，而当拉应力超过混凝土抗压强度时，就会导致裂缝的产生。
水化热的程度与水泥种类及其用量密切相关，不同的混合比、骨料级配等也会不同程度的影响水化热程度。
从微观上分析，可以将大体积混凝土看作由粗骨料和硬化水泥砂浆两种主要材料构成。水泥在水化作用之后逐渐凝结、硬化，在这个过程中，水泥浆失水收缩变形远大于粗骨料的收缩变形，收缩变形差的存在会使粗骨料受压，砂浆受拉，应力分布图见图1，以致骨料界面产生微裂缝，继而在某些因素的作用下发展成宏观裂缝。混凝土中水泥用量越大，收缩变形量越大；骨料粒径、含量越大，则收缩变形量越小。
配置混凝土时使用的各种添加剂也会不同程度的影响收缩量。因此，在大体积混凝土工程中，混凝土材料的选择会直接影响到裂缝的产生。另外，不合格的建筑材料在使用过程中极易发生性能劣化，从而影响混凝土的施工质量。
2.2环境条件
环境温度和湿度的变化会在混凝土内部形成变化不均匀的温度场和湿度场，促使内部微裂缝的发展，进而形成表面的宏观裂缝。大体积混凝土工程施工时，如果遇到连续的低温天气，混凝土浇筑后就会因为内外温差过大而产生混凝土裂缝。连续阴雨天气下，过多的雨水会渗入混凝土内部，影响混凝土的凝固，造成微小裂缝的扩展。混凝土浇筑之后及时完善的养护可以减小收缩变形。
2.3施工工艺
在大体积混凝土的施工过程中，混凝土的浇筑、振捣和后期养护都与裂缝的产生息息相关。一般大体积混凝土分层浇筑时，不同层面的混凝土由于温度、荷载的不同而容易产生深层裂缝，不正确的振捣方式也会造成混凝土分层开裂。
2.4外部荷载
大体积混凝土需要充分的时间凝固。在混凝土没有完全凝固之前，要避免在混凝土模板上堆放重物，防止混凝土板面局部受力过大而产生裂缝，如图2所示。同时，如果混凝土没有完全凝固就过早拆模，混凝土板面就会因为受到内部膨胀力的作用而产生裂缝。
3.大体积混凝土施工中的裂缝防治措施
通过以上分析可知，大体积混凝土的裂缝控制需要从消除温度应力和收缩应力方面人手，而温度应力与收缩应力和建筑材料的选择及施工工艺有着直接的联系。因此，想要解决大体积混凝土施工中的裂缝问题，进行良好的质量控制，就要从合理选择建筑材料和坚持科学的施工工艺两方面做起。
3.1合理选择建筑材料
混凝土建筑材料的合理选择主要包括水泥、骨料级配、外加剂、掺合料等方面：
（1）水泥的水化热作用是大体积混凝土产生裂缝的主要原因之一。因此，在施工过程中应尽量选用低水化热的水泥来进行混凝土的配置。其次，在满足混凝土强度的前提下，尽量降低水泥的用量。
（2）选择合适的骨料级配以降低水泥用量，提高混凝土和易性，降低水化热释放的速度，控制混凝土的升温。为控制裂缝产生，粗骨料可以采用粒径范围5mm-20mm的碎石，含泥量不超过1%；细骨料则采用粒径范围在0.15mm～Smm级配良好的中砂，含泥量不超过2%。
（3）随着科技的发展，作为混凝土重要组分的外加剂应用不断增加。合理利用外加剂也可以很好地控制裂缝发展。因此，在满足强度的要求下，应优化混凝土配合比，利用外加剂提高混凝土的抗裂性能。例如在大体积混凝土中适当添加膨胀剂，混凝土内部产生膨胀应力可以抵消部分收缩应力，提高混凝土的抗裂强度。
（4）混凝土中加入粉煤灰、矿渣粉等掺合料可以减少水泥和水的用量，从而改善混凝土抗裂性能。因而，在大体积混凝土中可以采用粉煤灰代替部分水泥的方式，降低水泥的水化热，提高抗渗抗裂能力。
（5）在混凝土中掺入一定数量的分散的短纤维所形成的纤维混凝土可以增强混凝土抵抗裂缝开展的能力。建筑材料是减少大体积混凝土裂缝问题的关键所在，施工企业要严格按照相关规定选择建筑材料，做好材料验收工作，坚决不能采用劣质材料。建筑材料在存储期间也要重视选择合适的存储环境，防治存储不当而造成的材料质量下降问题。还要定期检查材料，一旦发现材料过期或性能不达标就要坚决弃用。
3.2坚持科学的施工工艺
大体积混凝土中，建筑材料的特性决定了结构是否容易产生裂缝，施工工艺则是裂缝问题的主要人为因素：
（1）根据工程的具体情况，通过计算温度应力来确定混凝土浇筑方式。可以选取夜间进行浇筑工作，从而减小温差应力，减少裂缝的产生。浇筑时据混凝土泵送产生的坡度，在混凝土卸点和坡角处布置振捣点，确保混凝土振实。因混凝土的流动性很大，泵送混凝土浇筑完毕之后，为消除混凝土表面裂缝，要在混凝土初凝之后、终凝之前进行二次振捣，提高混凝土防水性能。充分的振捣可以有效减少结构性裂缝。混凝土浇筑、振捣之后产生的泌水和浮浆要及时清除。
（2）在整个施工过程中要做好对温度的测量、控制工作。采用先进的测温装置做好温度记录，可以全面、准确的掌握大体积混凝土内部的实时温度变化，技术人员可以利用测量结果制定、实施相应的温控措施。
（3）重视大体积混凝土的养护工作，即混凝土的保温和保湿工作。技术人员应保证养护工作的连续性。
施工环节中，施工人员应严格按施工要求做好每个环节的工作：均匀搅拌混凝土并控制搅拌时间，混凝土浇筑工作应选择专业的施工人员，把握好每道工序之间的间隔时间，保证浇筑质量，按照规定的时间进行拆模工作。微小裂缝虽然不会对建筑的受力造成影响，但是对建筑的整体性和耐久性会产生一定的影响，是隐藏的安全隐患。施工人员在施工的各个环节要尽可能的控制裂缝的发展。
4.结语
在施工本工程的大体积混凝土时，要想解决好混凝土裂缝问题，就应该在设计、材料、施工等环节把好质量关。不过，大体积混凝土施工本身就是一个较为复杂的过程，混凝土的应用条件也比较复杂，裂缝问题总是在所难免的。不过，如果施工员在施工时严格遵守规范，正确选择施工工艺，并尽量做好相关的防范措施，那么就能最大程度的控制好大体积混凝土裂缝问题，进而确保本工程的施工质量。
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