趙 慧

　　大體積混凝土具備結構尺寸大、混凝土標號高、鋼筋密集、澆筑作業量大、施工周期長等特點，其施工易受外部環境影響，施工難度大且工藝復雜。因此，在工程建設過程中，應當重視大體積混凝土施工管控，通過不斷優化施工流程和完善施工技術，最大限度地發揮大體積混凝土的應試用價值，進而持續提升大型工程和特大型工程的驗 施工質量。

　　大體積混凝土施工裂縫成因

　　1.溫度效應

　　混凝土澆筑完成后，由于水泥水化熱在其內部的積聚和擴散，再加之外部環境因素(氣溫突變、起風等)的影響，導致混凝土的不同部位處于不同溫度(通常為中心溫度高、表面溫度低)，從而產生溫度效應。

　　外部環境的影響。混凝土澆筑完成后一般暴露于外部環境中，因此受各類環境因素的影響較大。尤其是在冬季以及夏季等極端環境中，混凝土受外部環境影響最大。例如，在中國“四大火爐”城市之一的武漢，其夏季(6～9月)每天10:00至15:00通常為氣溫最高值,地表最高溫度可高至70℃,其冬季(1月～2月)每天的氣溫最低值一般出現在夜間，最低可至-18℃，這種極端氣溫變化會對大體積混凝土產生不利影響。

　　內部條件的影響。研究數據顯示，水化反應產生的熱量在200～400KJ/kg，可導致單位混凝土溫度上升30～40℃。通常情況下，混凝土人模溫度為25～35℃，由此可粗略推算水化反應產生的熱量可使大體積混凝土升溫至55～75℃。值得注意的是，隨著混凝土斷面尺寸的增加，其內部蓄熱散失所需的時間也越長，對于混凝土的影響就越不利。

　　2.約束效應

　　溫差約束。在混凝土施工過程中，外部氣溫的突變會致使混凝土產生裂縫。隨著氣溫變化幅度的增大，混凝土內外溫差隨之增大，溫度應力也隨之提升。溫度應力的增加會加劇混凝土中心區域的變形，進一步引發更嚴重的結構變形應力。當應力差演化為負值時，混凝土就會發生開裂。因此，必須要采取有效措施對混凝土進行保溫，通過表面覆蓋等手段將混凝土內外溫差降至最低，進而有效控制結構變形。隨著混凝土結構變形情況的緩解，其外部對于內部產生的壓力也會減小，當這個壓力減小到一定程度，則可以有效避免混凝土開裂。

　　混凝土收縮約束。大體積混凝土在澆筑以后極易產生收縮裂縫。其原因主要在于，為了確保混凝土具備充分的流動性，同時在運輸過程中不會因水分流失而導致硬結，因此在混凝土實際攪拌過程中，往往會加入較多的水，這一用水量一般會超出混凝土水泥水化反應所能消耗的用水量。研究數據表明，在混凝土配合比設計中，只有約20%的水量用于水泥水化反應，剩余約80%的水量需借助蒸發揮發。而水量蒸發過程會致使混凝土內部產生一定的收縮應力，當收縮應力不斷增加并超出混凝土的抗拉承載力時，則會導致開裂。

　　大體積混凝土施工裂縫控制策略

　　1.嚴控混凝土中心溫度

　　優選原材料控制水化熱。優化水泥品種：為降低水泥水化熱，其一，選用低水化熱的膠凝材料，例如粉煤灰質水泥、礦渣水泥或者是抗硫酸鹽水泥;其二，減少水泥用量，在混凝土中使用礦渣、粉煤灰等活性材料代替部分水泥，以降低整體水泥比例。優選粗細骨料：粗細骨料在混凝土中的比例占70～80%，其選擇對混凝土性能有顯著影響。為了控制水化熱，應優選大粒徑粗骨料。較大的粗骨料粒徑可減少表面黏附的水泥量，進而降低單位混凝土的水泥含量，減少水泥水化熱。具體來說，應優選粒徑在5～31.5mm范圍內的碎石，且碎石含泥量應控制在1%以內。細骨料方面，應優選大粒徑中粗砂，且其含泥量應控制在2%以內，超標的中粗砂應用水沖洗去除過多的泥土。

　　優選摻合料和外加劑：在混凝土配合比設計過程中，可以使用礦渣、粉煤灰等活性材料減少水泥所占比例。摻人粉煤灰，可以大幅提升混凝土的和易性，進而優化其工作性能。然而，粉煤灰的摻入量需要控制在合理范圍內，研究顯示，過多的粉煤灰會削弱混凝土早期極限抗拉強度，導致表面開裂。通常情況下，粉煤灰的摻入量應控制在水泥含量的15%左右，并符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T1596-2017)的質量要求。通過外加劑的摻入，可以提升混凝土的工作性能，降低水泥和水用量，顯著提升混凝土早期強度，可以更好的應對溫度應力，避免早期裂縫的產生。研究表明，摻加聚羧酸減水劑(其減水性一般為25%)可以控制水泥和水的用量，使混凝土獲得高效分散性、降低粘度和減少收縮，有效減少混凝土內部的游離水含量，進而減輕水分蒸發引起的收縮。

　　嚴控混凝土入模溫度。通過嚴格控制混凝土人模溫度，可以有效降低混凝土中心的最高溫度，進一步縮減混凝土內外溫差，從而將溫差產生的溫度應力降至最低。一般來說，在夏季等高溫時節，應將混凝土人模溫度控制在30℃以內;在冬季等低溫時節，應將混凝土入模溫度控制在5℃以上。控制混凝土入模溫度的具體措施包括：一是嚴控砂石等材料溫度。尤其在夏季等高溫時節，應避免砂石暴露于室外，可以采用防曬棚覆蓋遮陽并通過澆水降溫;二是降低攪拌水的溫度。在夏季等高溫時節可以采用冰水來拌合混凝土;三是控制混凝土運輸過程中的溫度升高。一方面要確保混凝土澆筑的連續性以及均衡性，澆筑前應與混凝土供應部門做好溝通，確保混凝土的供給連續，同時確保單次供給量在50m/h以上，避免單次供應量過大導致混凝土罐車排隊等待澆筑而引起的混凝土干結和升溫問題。另一方面，可以對罐車采用保溫措施，以控制混凝土在運輸過程的溫度升高。

　　實施有力的監控方案。依據工程特點，制定并實施針對性的溫度監測方案以及溫度控制方案。依據溫度監測方案，在施工現場對混凝土進行實時溫度監測，并依據公式和現場情況合理推算溫度應力變化情況，進一步依據溫度控制方案采取相應的溫控措施。具體來說，在制定溫度監測方案過程時，應將混凝土內外溫差的控制值設定在25℃以內，降溫速率控制值設定在3℃/d以內，內部最高溫升控制值設定在45℃以內。此外，在制定溫度控制方案過程時，應明確混凝土的測試指標，同時應詳細闡述當指標超出允許范圍或混凝土溫度異常時應采取的具體溫控措施。

　　2.完善澆搗方式

　　在混凝土施工過程中，應充分考慮項目特點、現場環境和場地特征，合理規劃混凝土施工段和澆筑順序。在正式澆筑以前，應及時聯系氣象部門，充分掌握項目所在地的天氣狀況，以選定合適的混凝土澆筑時間。例如，在夏季高溫時節，最好在夜間氣溫較低時進行澆筑;在冬季寒冷時節，最好在上午9：00以后且晴天時進行澆筑。混凝土施工中，應分層澆筑、及時振搗且不漏振。澆筑完成以后，應及時進行面層的二次抹壓，避免混凝土沉陷和收水反應引發的非結構性表面開裂。

　　3.預埋冷凝水管

　　相比其他降溫方式，在混凝土中預埋冷凝水管是最直接、最有效的內部降溫方法。具體做法如下：在混凝土澆筑前，依據設計圖紙將冷卻水管布置就位;在混凝土澆筑后，結合溫度監測情況，對冷凝水管進行通水，通過水流的冷卻作用實現混凝土內部降溫。在實施過程中，要全面性地監測混凝土溫度，并規范開展溫度應力計算，進而掌握真實的溫度變化情況。同時，要有效控制冷凝水管內通水的水溫和流速等指標，保障混凝土內外溫度平衡，將溫差值控制在允許范圍內。

　　4.嚴控混凝土表面溫度

　　為了防止混凝土開裂，不僅需要控制其內部溫度，還必須有效管理表面溫度。在混凝土施工過程中，其表面往往暴露于外部環境中，受氣溫變化等因素的影響較大。尤其是氣溫急劇變化時，混凝土內外溫差急劇加大、溫度應力驟然上升，易導致混凝土開裂。鑒于此，混凝土澆筑后，應及時采用草簾、薄膜等進行覆蓋，以減少外部環境對于混凝土的影響。

　　嚴控拆模時間。在混凝土成型以前，模板對其起到一定的保護作用，過早拆模會對混凝土造成損傷，具體來說，當混凝土強度達到設計要求時，過早的拆模會使混凝土暴露于外部環境中，如果此時氣溫發生突變，混凝土內外溫差急劇加大，溫度應力驟然上升，而此時的混凝土強度不足以抵御其內部的溫度應力，進而導致混凝試 土結構破壞，引發開裂等問題。在很多工地上，驗 由于工期緊張、施工作業面多、模板緊缺等原因，工人常被指示提前拆模，隨即引發了混凝土表面究 開裂。由此可見，必須要在混凝土強度達到設計要求且氣溫相對穩定時再進行拆模。

　　妥善隔熱保護。在大體積混凝土拆模后，為避免其受氣溫突變等因素的影響，應及時進行隔熱保護。例如，可以使用“1層薄膜+2層草簾或海綿”的覆蓋形式進行隔熱保護，還可以依據項目特征采用暖棚進行隔熱保護。此外，對于炎熱的夏季，在現場條件允許的情況下還可以進行蓄水養護，做法如下是待混凝土終凝后，在其表面存蓄80mm以上深度的水體進行隔熱保護

　　5.嚴控混凝土降溫速率

　　混凝土澆筑之后，應進行科學合理的溫度監測，實時掌握溫度變化情況，有效控制混凝土的內部最高溫度、溫升速率和降溫速率等指標。當上述指標出現異常時，應適當增加溫度監測頻率，并及時進行記錄，由技術人員對異常情況進行分析。例如，混凝土一般在澆筑后的3～5d開始降溫，此時應進行降溫監測。如果日均降溫速率過低，可以拆除部分覆蓋材料，并輔以澆水等措施，加速降溫。而當日均降溫速率過快，超過2℃/d時，則應加強保溫措施，以減緩其降溫速率。

　　結 語

　　在土地審批政策不斷完善、房地產法規體系不斷優化的背景下，大型工程和特大型工程如雨后春筍般不斷涌現，大體積混凝土的應用越來越廣泛。然而，施工中裂縫的出現對大型工程和特大型工程造成了惡劣的影響。因此，必須通過嚴控混凝土中心溫度、完善澆搗方式、預埋冷凝水管、嚴控混凝土表面溫度以及降溫速率等多元化策略，有效控制大體積混凝土的開裂這問題。

　　總體而言，通過對大體積混凝土施工質量的控制，不僅可以確保建筑的安全穩定，還能避免因施工問題導致的經濟損失和人員傷亡。