李伟

摘要：随着国内经济的快速发展，建筑行业成为牵头行业，对国内经济的发展具有非常巨大的影响，对该行业的重视与技术的更新是发展国家经济的必然举措。在建筑工程中，混凝土作为建筑基础材料被广泛的利用。它是一种非均质脆性材料，其特点是非均质性，主要是由砂石等基础材料混合制成。因混凝土本身的可塑性作用以及约束性问题，容易导致混凝土在硬化之后其内外结构中会出现许多微型孔洞和气穴，甚至出现细微的裂缝。对于大体积型的混凝土硬化处理，在硬化过程中本身会释放大量的水化热，将会导致混凝土的内温急剧升高，而出现较多的裂缝。混凝土一旦受到负荷承载或温差变化等因素影响，所有潜在的细微裂缝会贯通扩展，以至于形成我们可以通过肉眼观察到的裂缝。因此，如何在混凝土硬化过程加入技术处理，控制裂缝是施工所面对的首要问题。

关键词：建筑工程；大体积混凝土；施工技术；裂缝

中图分类号：TU198文献标识码： A

一、相关理论概述

1、基本概念

混凝土，学科名词解释为:“砼(tong)”，是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程符合材料。建筑施工中的混凝土一般在理论意义上与其相同，但在通俗意义上则是指利用水泥作为胶凝材料的核心，将砂石作为集料胶，再混入水中，加入相应的参合料按照一定比例配合搅拌而成的水泥混凝土，是目前国内普通建材料首选材料。

2、混凝土裂缝相关概述

混凝土裂缝是混凝土在硬化过程中经过水化热化学反应后，形成的气穴与细微裂缝，经过高负荷承载后所出现的肉眼可观察裂缝。经过研究发现，目前造成混凝土裂缝的原因主要有:

第一，水化热化学反应的影响。混凝土的核心凝胶材料是水泥，而水泥在混凝土的浇筑完短期内会发生强烈的水化热反应，即水泥的水化生热。大量的水化热短时间内集聚在混凝土的内部结构中，在冷却过程中慢慢释放出热量，如此混凝土中心温度远高于表层温度，从而导致混凝土出现了差距较大的温度阶梯，内外部压强发生变化，表面形成拉力而内部形成聚合力，导致混凝土的内外拉扯的中间地段出现裂缝。第二，楼板的物理性反应对其造成影响。楼板的弹性作用会导致支座处的负筋下沉，这会导致混凝土发生裂缝。第三，温差对混凝土的裂缝影响巨大。混凝土的内部温度是由凝胶材料在水化热过程中发热所决定，其中还包括浇筑温度，而浇筑温度同外界温度是成正比的，如果外界温度短时间极速降低，就会导致混凝土的内外温度出现差别，由此引发巨大的温差，极易引起混凝土的开裂。第四，混凝土的配置比例对裂缝程度的多少及大小其决定作用。混凝土当中的水灰比要控制在0.24－0.38之间，其最大的可控制范围不能超过0.6。而当今普遍施工过程中，为了减少原料的投入，降低成本，获得必要的流动性与浇灌质量，经常加大水灰比例，往往超过了最大可承受0.6数值，在凝胶材料水化热后，多余的水灰就会以固体颗粒的形态残留在混凝土当中，或者形成气泡，从而导致混凝土内部出现大面的气穴，降低了混凝土的实际抗荷载力量，引发裂缝

二、混凝土裂缝控制技术

1、温度控制

温度是导致混凝土内外温度产生差异的主要原因，也是解决裂缝的首要问题，对温度的控制可从两个方面进行:(1)外界温度控制:尽量避免高温施工作业，高温可直接加剧混凝土内部的温度聚集而产生温差。可以选择春秋季搞工程建设，避开夏季工程作业。其次，白天温度高，夜间温度低，工程作业可调换到夜间施工，这样直接避免了白天的高温。一般情况下外界温度在25℃以下易进行混凝土施工。(2)混凝土原材料首先应避免阳光照射，以免在入料之前，已经内部充满了温度，造成内部温度直接升高。其次，阳光照射水泥，可使水泥的塑凝性能大大降低，不利于凝结。水泥还应避免因放置不当造成潮湿，而损坏了水泥的塑凝性能，水泥凝结性能不好，也可使混凝土发生脱落裂缝。(3)在混凝土浇筑施工的过程中，应边施工边用遮阴网、草帘揭盖混凝土，避免温度过高导致裂缝。混凝土凝结后在遮阴网、草帘上喷洒水，以降低混凝土表面温度，阻止内外温度产生温差，从而阻止裂缝的产生。边施工边覆盖边洒水冷却。(4)内部温度控制:除了放置好水泥之外，解决好水泥水化热，也是一个重要因素。在工程施工中一般可选择低热或中热量水泥，如常用的矿渣水泥、抗硫酸盐水泥、粉煤灰水泥等进行混凝土搅拌;(5)在混凝土搅拌时还可掺加粉煤灰或减水剂;作为混凝土的复合外加剂，以降低混凝土水化热的内部温度。粉煤灰或减水剂能大量吸收混凝土水化热的热量，从而更好的阻止混凝土裂缝。(6)在遇到大体积混凝土时，施工应分层分块进行，并且边浇筑混凝土，边用振动棒振捣，而且振捣时间和频率，力度要符合施工要求，振捣一方面使混凝土内部温度在凝结前很好的释放，另一方面可减少混凝土内部的砂石颗粒空隙，以减轻混凝土因施工导致的裂缝。

2、地基建造结构控制

地基是影响整体建筑工程质量的关键因素，也是解决混凝土裂缝的主要部位:(1)地基结构设计合理，开挖深度、跨度、软硬度都要符合施工标准，否则地基出现塌陷或沉降都会裂开墙体混凝土缝子。(2)用大号钢筋，钢筋网加固地基，避免在软土和水位较浅的地方建造地基。(3)在地基施工时，振动棒振实混凝土，使其不能产生空隙。待地基混凝土凝结塌实时，地基周围在用土覆盖完毕，并且覆土夯实地基。

3、改变施工方法和施工技术进行裂缝控制

工程建筑随着科学技术的发展，在施工方法技术，混凝土方面也要有所创新和进步。(1)在工程建筑中充分利用大体积混凝土施工方法进行，大体积混凝土，其一次浇筑量大、速度快，在工程建筑中更有施工优势，节约时间，缩短干缩程度，有效防止混凝土裂缝。(2)混凝土裂缝注浆技术:自从坏氧树脂类高分子材料被用于混凝上建筑物裂缝修补工程后，至今它已经成为仅次于钢材和水泥的第三种材料被广泛应用。当环氧浆液黏度大，裂缝宽度较小时，这种修补方法并不一定十分成功。由日本引入一种“壁可”注浆技术，则是通过橡胶管的弹性收缩压力自动完成注浆，缓慢均匀地灌浆压力可将缝隙中的空气压入混凝土毛细管中，通过混凝土的自然呼吸作用排出，有效地避免了气阻现象，从而保证了灌浆质量。在无人看管的情况下，注浆管靠内部压力可以持续很长时间自动注浆，需要人工操作的只是用泵将浆液压入到注射管内。(3)施工原材料方面:改变水泥的传统制作，在硅酸盐水泥中加入棉花粉末，改良水泥的特性，制造出新型的水泥，使水泥性能更优越，作用更强。

三、基础底板大体积混凝土温控工程

以某高层公寓的基础底板混凝土的温控工程施工为例，该基础的平面尺寸大约是 1205. 28m2，混凝土的厚度一般约为 1.5 米，加厚局部，最厚处大约 3.9 米，浇筑混凝土的量为 2200 m3。平均气温为21℃。混凝土的强度为 C35，防水的等级为 P8。采用连续推进，一次到顶，自然流淌的施工技术。经计算，表面的温度为 24. 82℃，二者温差为 15. 40℃，。而大气温度和表面温度之差是 3. 82℃，所以不用采取其他的措施 。 局部加厚的混凝土内部的最高温度是 50. 15℃，表面温度是 23. 46℃，温差是26. 69℃，超过规定的25摄氏度，调整之后，表面温度和大气温度的差，分别为 19. 75℃和 9.40℃。

结合图 l、图 2 更加以上显示出的数据分析工程实测的平均温度曲线，说明经验公式和测温度间有一定的偏差，需要研究更为精准的方法，方便知道大体积混凝土的实际施工。所以控制大体积混凝土由于水泥水化热而产生的温度裂缝，是保证建筑基础底板大体积混凝土工程质量的关键。

三、温度应力场与温度场的有限单元法

大体积混凝土里，由于水化热是随着时间变化的一个物理量：有限差分解法、解析解法、有限单元法。大量工程的计算结果显示，有限单元法是最好的。其具有的优点如下：

①容易适应不规则的边界；②温度的梯度比较大的区域里，可采取的措施是加密局部网格，使计算的精度提高。

1、线性瞬态热传导问题求解

那么所讨论的问题为线性的。用隐式饵法中向后差分法来求瞬态的热传导，隐式的解法之中，效果较好的就是向后差分法。

该式是线性方程组。t=0是初始瞬时，视为 {T}n，代到该式中，可求得第一时段的温度{T}n+l，用此方法逐步进行递推，可计算任意时间的温度。

2、传热问题

为充分的考虑土壤温度场与大体积混凝土温度场互相的影响，采用了一维不稳定的耦合热传导的方程组描述出混凝土传热的问题。

3、分析 ANSYS 5.7 的计算结果

本文采用了 ANSYS 的有限元分析软件模拟计算了大体积混凝土的温度场，提供出预防混凝土产生裂缝的数据，为确定大体积混凝土中耦合温度场运用的必要性及其内部温度场分布的规律。

结束语

大体积混凝土施工中的各道工序都影响着其施工质量，前期材料的选择、混凝土浇筑过程中的振捣以及温度测量和施工缝的设置都应该严格按照设计规范要求进行。只有通过施工过程中控制好每一道关键环节，才能建造出优质的大体积混凝土结构。

参考文献

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