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0引言

GB50496-2018《大體積混凝土施工標準》里規定：混凝土結構物實體最小幾何尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預計會因混凝土中膠凝材料引起的溫度變化和收縮而導致有害裂縫產生的混凝土，稱之為大體積混凝土。建筑工程的施工質量在較大程度上都會受大體積砼質量的影響。而大體積砼材料一般都存裂縫的問題,這對工程的質量和人身安全帶來了嚴重威脅,大體積混凝土對澆筑技術和施工的環境要求很高,稍有不慎就會出現開裂現象。張會強［1］結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措施及混凝土成型的養護，保證了消能防沖設計中混凝土的施工質量，避免了裂縫的產生；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、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］。主要表現在新澆筑砼外表層的水份散失很快，容易在砼表面產生拉應力，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部裂縫,甚至會出現表面干縮裂縫。同時隨著氣溫的驟降，當混凝土在超過設計高度時，內部溫度過高，由于上下溫差很大,就會造成溫度裂縫的出現［2］。根據高原氣候條件，選擇適應性比較高的抗裂措施，對提高砼施工質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，會產生水化熱的現象，如果砼的體積比較大，表面就會產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,砼的外表就會產生熱脹冷縮的現象，產生一定的拉應力。若拉應力比較大，就會出現溫度裂縫。

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重時，其表面的水分會揮發過快。若混凝土的內部結構并沒有太大的溫差，則不會產生太大的熱變形現象。混凝土內部結構一旦受到了相應的溫度制約,會發生熱干縮變化，進而產生干縮裂縫。

2.3收縮裂縫

如果混凝土材質出現問題，就很容易產生收縮裂縫,與此同時，混凝土中的含水量也會被影響，從而產生了相應的差異性變形，影響水分的揮發量。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，混凝土表面就會發生干燥變形，這主要是受到了相應的約束，也就是由于拉應力的產生，從而出現裂縫問題。收縮裂縫有著一定的特殊性，不但會出現無序分布的情況，而且還會呈現網狀分布,雖然這種裂縫通常較小，卻影響了整體質量。砼內的熱量在壓縮過程中，如果完全消散,就會產生收縮應力，變形狀況也會出現。混凝土在成型后的三天以內，一般情況下都會產生表層的裂縫,而這主要是受了抗拉強度的影響［3］。

3高原環境下的裂縫成因

大體積混凝土在不適當的氣候條件下也會出現裂縫，在高原條件下，大體積混凝土出現裂縫的原因有很多，主要包括氣溫和相對濕度的改變、鋼筋的脆性和不均勻度、構造不合理、原料失效、模板變化、結構的不平衡沉降等。在高原地區,大體積混凝土結構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構物表面,致使混凝土表面氣溫較高，大體積混凝土無法散熱,當夜晚的氣溫驟降時，會明顯地增大混凝土內部溫度應力差異。因此室內外溫差越大，砼內部的應力也越大,混凝土更易出現裂縫。（2）混凝土收縮形成的裂縫。高原地區由于紫外線較強,空氣相對濕度降低，混凝土表層含水量高也易揮發,造成混凝土表面形成了表層裂縫，在長期作用下發展為大深度開裂或者是貫穿裂縫，嚴重影響結構的安全和使用性能。（3）水泥水化熱產生的裂縫。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構表面系數相對較小，因此熱能無法分散，造成裂縫問題的產生［4］。

4大體積混凝土裂縫控制技術

根據裂縫的各種成因，裂縫控制技術具體體現在優化水泥配合比、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，需要采取相應對策，以提高大體積混凝土的澆筑品質［5-6］。

4.1配合比設計優化

對砂漿原料比例實行配方優選,在主要原材料使用上，減少混凝土施工形成的水化熱,根據施工時間、天氣條件和主要原材料性能參數來決定混凝土施工的主要原料組合配比，優選砂漿主要原料搭配比，配置出適應當地天氣特點的混凝土施工方案［7］。大致包括以下幾個方面：混凝土品種的選擇、水泥設計齡期的調整、混凝土坍落度的測定與調整、粉煤灰摻量的確定調整和最優砂率的確定。（1）水泥品種的選擇。考慮高原地區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。結合水泥的設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，也便于對水泥內部溫度的調控。（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。適當增加粉煤灰的量，可明顯改善混凝土結構的各種特性，大大降低混凝土結構絕熱溫升。用水量減小，和易性進一步提高，混凝土結構勻稱而密實，因而增強了混凝土結構的強度和耐久性。（5）最優砂率的確定。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混凝土生產與運輸

（1）成品的料倉應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，可以對粗骨料再實行一次風冷。（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年的相關數據參考計算，粗骨料質量或砂的溫度上升約1℃，二級配常態水泥溫度將上升約0.3℃左右，三級配常態水泥溫度將上升約0.5℃左右；每加溫度系數1.0kg的水，二級配和三級配常態水泥室溫均降低0.13℃左右。所以在水泥制造過程中，應嚴格地控制粗骨料的風冷作用，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，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，甚至會導致熱量的損失。針對此,創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［8］。

4.3混凝土澆筑

創新混凝土的離析設備及入庫方式，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。大體積混凝土內部溫度與表面溫度的差值、混凝土外表面與環境溫度差值不應超過25℃。要盡量降低混凝土入模溫度，混凝土澆筑后應在12h內覆蓋保濕保溫。

4.4混凝土拌和及運輸

由于高原環境夏季溫度比較高，陽光紫外線照射也比較強，混凝土經攪拌機均勻出料、運送至施工現場溫度升高幅度比較大，嚴重影響了成型混凝土內部的溫度調節。混合料的溫控措施主要包括：（1）砼拌和過程中應將砂石骨料通過預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的流程中，應防止陽光的直射，在水平運送時，車輛內應設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。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、環氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等膠結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，也是現在各類工程應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，也是現在常見的一種修補混凝土裂縫的方法。

5.3結構加固法

當裂縫的寬度和深度已經嚴重影響到混凝土內部結構時，就需要用結構加固法進行修補。結構加固法對加固設計、加固技術、施工條件都有嚴格要求，因此在采用結構加固法時，一定要對加固的建筑物進行反復推算，確保設計、技術和施工條件都符合安全標準。其主要分為加大截面、粘鋼、外包鋼、低壓注漿以及預力加固等方法［11］。

5.4混凝土置換法

由于混凝土損壞而導致大體積混凝土出現裂縫時，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生的。它是在混凝土中添加內含粘結劑的空心膠囊、玻璃纖維等一些復合材料，這種復合材料在正常情況下不會發生任何作用，當混凝土出現裂縫時，水分進入混凝土后，就會跟水分結合出現化學反應而生成填充物，從而達到填充裂縫的目的。它能夠在混凝土內部形成一種帶有智能型仿生自愈合功能的神經系統，混凝土在出現裂縫時，部分液芯纖維能夠使裂縫自動愈合。

6結語

裂縫是在高原自然環境大體積砼中會存在的一種工程質量現象，施工人員在具體施工過程中，需要采取措施，控制裂縫。要想解決高原環境下大體積混凝土裂縫問題，就得從預防開始，從選擇原材料開始抓起，嚴格把控混凝土澆筑過程中的每一個環節，才能使混凝土在日后的使用中不易開裂。但對已出現裂縫的大體積砼，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，才能保證工程的質量。

參考文獻

［1］張會強.高寒，高海拔地區水電站大體積混凝土裂縫防控措施［J］.工程技術研究，2021，6（11）：124-125，132.

［2］蔡暢，熊濤，肖高專.高海拔大溫差氣候大體積混凝土裂縫控制技術［J］.水電與新能源，2021，35（11）：38-41，44.

［3］馬澤琛，吳英紅，周海鵬.大體積混凝土裂縫控制［J］.中國住宅設施，2021（10）：119-120.

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

［5］勾中剛，張義，晏國順等.高寒、高海拔地區常態大體積混凝土溫控實踐［J］.水電與新能源.2019，33（12）：43-46.

［6］勾中剛，張義，田德智.高寒、高海拔地區廠房混凝土越冬保溫實踐［J］.水電與新能2020，34（11）：59-63.

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

［8］郭一男.公路橋梁大體積混凝土施工裂縫的控制要點［J］.交通世界.2018（31）：118-119.

［8］李寧.論混凝土施工裂縫的預防控制和處理［J］.建筑工程技術與設計，2018（3）：5116.

［9］劉宗勇.大體積混凝土裂縫產生的原因和裂縫的預防控制［J］.中國建材科技，2017（6）：103-104.

［10］嚴宏濤.大體積混凝土裂縫在施工中的預防和控制［J］.安徽建筑，2019（14）：83-85.

［11］張治寶.高海拔濕寒地區橋梁預應力混凝土防裂技術研究與應用［J］.橋梁工程，2019（9）：194-196.

作者:鐘海林 李雙營 韓龍 單位:青海民族大學土木與交通工程學院 青海江豪建設集團有限公司