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0引言

GB50496-2018《大體積混凝土施工標(biāo)準(zhǔn)》里規(guī)定：混凝土結(jié)構(gòu)物實體最小幾何尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預(yù)計會因混凝土中膠凝材料引起的溫度變化和收縮而導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土，稱之為大體積混凝土。建筑工程的施工質(zhì)量在較大程度上都會受大體積砼質(zhì)量的影響。而大體積砼材料一般都存裂縫的問題,這對工程的質(zhì)量和人身安全帶來了嚴(yán)重威脅,大體積混凝土對澆筑技術(shù)和施工的環(huán)境要求很高,稍有不慎就會出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。張會強［1］結(jié)合西藏加查水電站工程的實際情況，提出了水電站大體積常態(tài)混凝土裂縫防控措施；蔡暢等［2-6］提出通過全過程的溫控技術(shù)措施及混凝土成型的養(yǎng)護，保證了消能防沖設(shè)計中混凝土的施工質(zhì)量，避免了裂縫的產(chǎn)生；馬澤琛等［3-4］針對大體積混凝土的裂縫問題進行了分析。處理混凝土開裂問題,需要剖析其形成裂縫的原因，找出具體的防治辦法和解決對策，才能高效地處理大體積混凝土開裂問題，從根本上解決建筑工程的安全隱患。

1氣候條件

高原環(huán)境的基本特征是空氣稀薄、氣候干旱、溫度低、日夜的溫差大、太陽輻射較強,每年的十一月到第二年的四月一般為旱季,五月到十月為雨季。受陽光強烈照射、強風(fēng)、干旱、晝夜氣溫相差大的天氣影響,大體積混凝土容易開裂［1］。主要表現(xiàn)在新澆筑砼外表層的水份散失很快，容易在砼表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，從而造成體積壓縮時受到舊砼表面的約束，并由此造成新砼的內(nèi)部裂縫,甚至?xí)霈F(xiàn)表面干縮裂縫。同時隨著氣溫的驟降，當(dāng)混凝土在超過設(shè)計高度時，內(nèi)部溫度過高，由于上下溫差很大,就會造成溫度裂縫的出現(xiàn)［2］。根據(jù)高原氣候條件，選擇適應(yīng)性比較高的抗裂措施，對提高砼施工質(zhì)量和加速工程進展十分必要。

2常見大體積混凝土裂縫類型

2.1溫度裂縫砼的表面通常會受到溫度變化的影響，產(chǎn)生溫度裂縫。硬化過程通常是在砼施工完成以后才進行的，在此過程中，會產(chǎn)生水化熱的現(xiàn)象，如果砼的體積比較大，表面就會產(chǎn)生大量的水化熱量聚集,如果熱量不能有效擴散而溫度迅速增高,砼的外表就會產(chǎn)生熱脹冷縮的現(xiàn)象，產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力。若拉應(yīng)力比較大，就會出現(xiàn)溫度裂縫。

2.2干縮裂縫

混凝土里面通常存在水分,水分在揮發(fā)過程中有一定的差異性,這種差異性會引起砼的變化。假如混凝土變化情況很嚴(yán)重時，其表面的水分會揮發(fā)過快。若混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并沒有太大的溫差，則不會產(chǎn)生太大的熱變形現(xiàn)象?；炷羶?nèi)部結(jié)構(gòu)一旦受到了相應(yīng)的溫度制約,會發(fā)生熱干縮變化，進而產(chǎn)生干縮裂縫。

2.3收縮裂縫

如果混凝土材質(zhì)出現(xiàn)問題，就很容易產(chǎn)生收縮裂縫,與此同時，混凝土中的含水量也會被影響，從而產(chǎn)生了相應(yīng)的差異性變形，影響水分的揮發(fā)量。砼表面的含水量在遭受某些因素的影響時，會很快消失。在此情形下，混凝土表面就會發(fā)生干燥變形，這主要是受到了相應(yīng)的約束，也就是由于拉應(yīng)力的產(chǎn)生，從而出現(xiàn)裂縫問題。收縮裂縫有著一定的特殊性，不但會出現(xiàn)無序分布的情況，而且還會呈現(xiàn)網(wǎng)狀分布,雖然這種裂縫通常較小，卻影響了整體質(zhì)量。砼內(nèi)的熱量在壓縮過程中，如果完全消散,就會產(chǎn)生收縮應(yīng)力，變形狀況也會出現(xiàn)?；炷猎诔尚秃蟮娜煲詢?nèi)，一般情況下都會產(chǎn)生表層的裂縫,而這主要是受了抗拉強度的影響［3］。

3高原環(huán)境下的裂縫成因

大體積混凝土在不適當(dāng)?shù)臍夂驐l件下也會出現(xiàn)裂縫，在高原條件下，大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的原因有很多，主要包括氣溫和相對濕度的改變、鋼筋的脆性和不均勻度、構(gòu)造不合理、原料失效、模板變化、結(jié)構(gòu)的不平衡沉降等。在高原地區(qū),大體積混凝土結(jié)構(gòu)中形成裂縫的具體因素主要包括：（1）由于外界氣溫變動較大而引起的裂縫。高原地區(qū)的日夜溫差較大,基本達到了20℃之上，由于白天的陽光直射在結(jié)構(gòu)物表面,致使混凝土表面氣溫較高，大體積混凝土無法散熱,當(dāng)夜晚的氣溫驟降時，會明顯地增大混凝土內(nèi)部溫度應(yīng)力差異。因此室內(nèi)外溫差越大，砼內(nèi)部的應(yīng)力也越大,混凝土更易出現(xiàn)裂縫。（2）混凝土收縮形成的裂縫。高原地區(qū)由于紫外線較強,空氣相對濕度降低，混凝土表層含水量高也易揮發(fā),造成混凝土表面形成了表層裂縫，在長期作用下發(fā)展為大深度開裂或者是貫穿裂縫，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的安全和使用性能。（3）水泥水化熱產(chǎn)生的裂縫。大體積混凝土在水化過程中也需要釋放一定的熱能，但由于大容積砂漿結(jié)構(gòu)表面系數(shù)相對較小，因此熱能無法分散，造成裂縫問題的產(chǎn)生［4］。

4大體積混凝土裂縫控制技術(shù)

根據(jù)裂縫的各種成因，裂縫控制技術(shù)具體體現(xiàn)在優(yōu)化水泥配合比、制造與運送、施工、水泥智能控制與表面保護、越冬期的臨時保護等方面，綜合這些方面，需要采取相應(yīng)對策，以提高大體積混凝土的澆筑品質(zhì)［5-6］。

4.1配合比設(shè)計優(yōu)化

對砂漿原料比例實行配方優(yōu)選,在主要原材料使用上，減少混凝土施工形成的水化熱,根據(jù)施工時間、天氣條件和主要原材料性能參數(shù)來決定混凝土施工的主要原料組合配比，優(yōu)選砂漿主要原料搭配比，配置出適應(yīng)當(dāng)?shù)靥鞖馓攸c的混凝土施工方案［7］。大致包括以下幾個方面：混凝土品種的選擇、水泥設(shè)計齡期的調(diào)整、混凝土坍落度的測定與調(diào)整、粉煤灰摻量的確定調(diào)整和最優(yōu)砂率的確定。（1）水泥品種的選擇。考慮高原地區(qū)的大體積混凝土溫度控制困難,故選擇了中溫硅酸鹽水泥。（2）混凝土齡期。結(jié)合水泥的設(shè)計齡期配合中溫硅酸鹽水泥，使混凝土早期的強度上升速度減緩，也便于對水泥內(nèi)部溫度的調(diào)控。（3）坍落度的確定。在符合施工條件的情況下，選用混凝土（30~50mm），以減少膠凝材料的用量，并降低混凝土溫控壓力。（4）粉煤灰摻量的確定。適當(dāng)增加粉煤灰的量，可明顯改善混凝土結(jié)構(gòu)的各種特性，大大降低混凝土結(jié)構(gòu)絕熱溫升。用水量減小，和易性進一步提高，混凝土結(jié)構(gòu)勻稱而密實，因而增強了混凝土結(jié)構(gòu)的強度和耐久性。（5）最優(yōu)砂率的確定。混凝土用砂率的高低直接影響著混凝土的施工條件、和易度和硬化性能等，因此，在提高混凝土各項施工性能的前提下，通過降低用砂率，可以改善砼的抗壓能力和耐久性能。

4.2混凝土生產(chǎn)與運輸

（1）成品的料倉應(yīng)采用遮陽等保溫的措施，堆高一般均超過6m，并采用地籠取料，以減少受日夜溫差和極端氣候狀況的影響。（2）混凝土及時進場，增加儲存容積，降低施工混凝土的溫度。（3）降低沙含水量，運輸過程中可以多加冰。在高溫的季節(jié)，可以對粗骨料再實行一次風(fēng)冷。（4）混凝土拌和時，可以加冰或加入制冷水。粗骨料、砂、加冰量也是影響混凝土出機口溫度升溫的主要原因。按照2019年的相關(guān)數(shù)據(jù)參考計算，粗骨料質(zhì)量或砂的溫度上升約1℃，二級配常態(tài)水泥溫度將上升約0.3℃左右，三級配常態(tài)水泥溫度將上升約0.5℃左右；每加溫度系數(shù)1.0kg的水，二級配和三級配常態(tài)水泥室溫均降低0.13℃左右。所以在水泥制造過程中，應(yīng)嚴(yán)格地控制粗骨料的風(fēng)冷作用，盡可能加冰或加制冷水。（5）混凝土運輸過程中，為防止受溫差等氣候條件的影響，而造成混凝土氣溫回升或過高，常常需要對運送車輛實行遮陽、防水、保溫等措施。而目前的水泥運輸車遮陽、防水、保溫措施是在水泥運輸車的材料表面采用遮陽布等方法，但每次在裝料完畢后，都需要由人力共同完成遮陽布料的敷設(shè)，費時費力，并且在對氣溫較高物料實施人工手動遮蓋和掀開的作業(yè)時，易燙傷工作人員，該遮蔽方法也容易遮蓋不全，因此覆蓋和防水保溫工作效果較差，甚至?xí)?dǎo)致熱量的損失。針對此,創(chuàng)新水泥運送車及可以自行遮陽保溫工作的車斗可以自行完成保溫隔離遮陽步驟，其遮陽防水保溫效果更好，也可以有效抑制運送過程中混凝土的高溫回升，以確保在砼運送過程中高溫回升在2℃之內(nèi)［8］。

4.3混凝土澆筑

創(chuàng)新混凝土的離析設(shè)備及入庫方式，采取長臂掘入機，臺階法澆筑，施工長度不低于2m，鋪砌式面層厚約為0.3~0.5m；混凝土入庫后，通過人工平倉、澆筑等。施工時，每層縫面先鋪1~2cm厚度的較高一級的混凝土。大體積混凝土內(nèi)部溫度與表面溫度的差值、混凝土外表面與環(huán)境溫度差值不應(yīng)超過25℃。要盡量降低混凝土入模溫度，混凝土澆筑后應(yīng)在12h內(nèi)覆蓋保濕保溫。

4.4混凝土拌和及運輸

由于高原環(huán)境夏季溫度比較高，陽光紫外線照射也比較強，混凝土經(jīng)攪拌機均勻出料、運送至施工現(xiàn)場溫度升高幅度比較大，嚴(yán)重影響了成型混凝土內(nèi)部的溫度調(diào)節(jié)?；旌狭系臏乜卮胧┲饕ǎ海?）砼拌和過程中應(yīng)將砂石骨料通過預(yù)冷或加冰水予以拌和,用來掌握出料的溫度；（2）在混凝土材料水平運輸和垂直運輸?shù)牧鞒讨?，?yīng)防止陽光的直射，在水平運送時，車輛內(nèi)應(yīng)設(shè)置可開啟方式的液壓棚蓋以及用帆布進行覆蓋，車輛四周擋板及垂直運輸纜機吊罐使用聚乙烯苯板進行外部貼合，盡量避免太陽直射鐵板而導(dǎo)致溫度的升高。

5大體積混凝土裂縫的處理方法

5.1表面覆蓋法修補裂縫

表面覆蓋法的修復(fù)對象主要是大體積混凝土表面上的裂縫和無法深入的裂縫內(nèi)部，分為涂覆裂縫部分及全部涂覆兩種方法。在施工過程中，主要用彈性涂膜防水材料、聚合物水泥膏、聚合物薄膜等涂層材料，對水泥表層上的裂縫處進行涂層處理，使其表面裂縫得到修復(fù)。方法是，首先把混凝土表面的附著物等用鋼絲刷子進行打毛處理，然后再用清水沖洗，等到混凝土充分干燥后，然后用樹脂充填混凝土表面的氣孔，再將相關(guān)涂抹材料均勻涂抹覆蓋在混凝土表面，從而達到修補縫隙的目的。

5.2灌漿、嵌縫修補法

灌漿法是將補縫的水泥漿、環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等膠結(jié)材料用壓送器灌入混凝土裂縫中去，這樣不但可以修補裂縫，還能很好地保持混凝土的整體性，非常適用于修補對混凝土有整體要求的工程項目，也是現(xiàn)在各類工程應(yīng)用最廣泛的修補方法。修補工序如下：裂縫清理—試漏—配制注漿液—壓力注漿—二次注漿—清理表面。嵌縫修補法是沿著混凝土裂縫進行開槽，然后在槽中嵌上塑性或者剛性的補縫材料，常見的塑性材料有塑料油膏、丁基橡膠，常見的剛性材料有聚合物水泥砂漿等，這樣也可以達到補縫的目的。嵌縫修補法施工起來簡單方便，也是現(xiàn)在常見的一種修補混凝土裂縫的方法。

5.3結(jié)構(gòu)加固法

當(dāng)裂縫的寬度和深度已經(jīng)嚴(yán)重影響到混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)時，就需要用結(jié)構(gòu)加固法進行修補。結(jié)構(gòu)加固法對加固設(shè)計、加固技術(shù)、施工條件都有嚴(yán)格要求，因此在采用結(jié)構(gòu)加固法時，一定要對加固的建筑物進行反復(fù)推算，確保設(shè)計、技術(shù)和施工條件都符合安全標(biāo)準(zhǔn)。其主要分為加大截面、粘鋼、外包鋼、低壓注漿以及預(yù)力加固等方法［11］。

5.4混凝土置換法

由于混凝土損壞而導(dǎo)致大體積混凝土出現(xiàn)裂縫時，就可以用混凝土置換法來處理。即將建筑上原來已破損的砼清除，再澆筑新的砼。

5.5仿生自愈合法

仿生自愈合法是一種新型裂縫修補方法，是模仿動植物身上自愈功能而產(chǎn)生的。它是在混凝土中添加內(nèi)含粘結(jié)劑的空心膠囊、玻璃纖維等一些復(fù)合材料，這種復(fù)合材料在正常情況下不會發(fā)生任何作用，當(dāng)混凝土出現(xiàn)裂縫時，水分進入混凝土后，就會跟水分結(jié)合出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)而生成填充物，從而達到填充裂縫的目的。它能夠在混凝土內(nèi)部形成一種帶有智能型仿生自愈合功能的神經(jīng)系統(tǒng)，混凝土在出現(xiàn)裂縫時，部分液芯纖維能夠使裂縫自動愈合。

6結(jié)語

裂縫是在高原自然環(huán)境大體積砼中會存在的一種工程質(zhì)量現(xiàn)象，施工人員在具體施工過程中，需要采取措施，控制裂縫。要想解決高原環(huán)境下大體積混凝土裂縫問題，就得從預(yù)防開始，從選擇原材料開始抓起，嚴(yán)格把控混凝土澆筑過程中的每一個環(huán)節(jié)，才能使混凝土在日后的使用中不易開裂。但對已出現(xiàn)裂縫的大體積砼，要具體分析形成裂縫的原因，并針對病因提出具體措施，加以解決，才能保證工程的質(zhì)量。

參考文獻

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［7］趙明華.大體積混凝土施工中的裂縫分析及防控措施［J］.合肥學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2015，25（1）：73-76.

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［11］張治寶.高海拔濕寒地區(qū)橋梁預(yù)應(yīng)力混凝土防裂技術(shù)研究與應(yīng)用［J］.橋梁工程，2019（9）：194-196.

作者:鐘海林 李雙營 韓龍 單位:青海民族大學(xué)土木與交通工程學(xué)院 青海江豪建設(shè)集團有限公司