大體積混凝土的裂縫控制問題一直以來是一項頗受關注的難題，得到了廣大技術人員和學者的研究，各方面的理論知識和實踐技術都在不斷成熟和發(fā)展，但仍不能全面的解決現實實踐中的相關文章，文章基于材料控制的視角，對大體積混凝土裂縫的控制進行深入剖析。
　　
　　實踐經驗表明，現有大體積混凝土結構的裂縫，絕大多數是由溫度裂縫原因而產生的。防止產生溫度裂縫是大體積混凝土研究的重要課題，我國自20世紀60年代開始進行研究，目前已積累了很多成功的經驗。工程上常用的防止混凝土裂縫的措施主要有：①采用中、低熱的水泥品種；②對混凝土結構進行合理的分縫分塊；③在滿足強度和其它性能要求的前提下，盡量降低水泥用量；④摻加適宜的外加劑；⑤控制混凝土的出機溫度和澆筑溫度；⑥選擇適宜的集料；⑦預埋水管、通水冷卻、降低混凝土的出機溫度和澆筑溫度；⑧采用表面保護、保溫隔熱措施，降低內外溫差；⑨采取防止大體積混凝土裂縫的結構措施。
　　在大體積混凝土裂縫實際控制工程中，常常綜合的使用以上方法，各種方法發(fā)展至今已經不走向成熟，并擁有各自的特點，文章則著重對大體積混凝土裂縫材料控制措施進行分析。
　　選擇混凝土原材料、優(yōu)化混凝土配合比的目的是使混凝土具有較小的抗裂能力，具體說來，就是要求混凝土的絕熱溫升較小、抗拉強度較大、極限拉伸變形能力較大、熱強比較小、線脹系數較小，自生體積變形最好是微膨脹，至少是低收縮。落實到具體，筆者主要從以下方面進行分析。
　　1.水泥和水的選擇
　　1.1降低水化熱
　　水泥在水化過程中所放出的熱量，稱為水化熱。水化熱在大體積混凝土工程中是不利的，積聚在混凝土內部的水化熱不易散出來，常使內部溫度高達50℃～60℃，由此造成的溫度應力將使混凝土產生裂縫。水泥礦物的放熱量和放熱速度具有以下順序，見表1及表2。
　　 由表2可以看出，四種主要礦物在熟料中的相對含量變化時，水泥性能隨之改變。大體積混凝土若要使用水化熱較低的水泥時，則應當適量提高硅酸二鈣和鐵鋁酸四鈣的含量，并限制鋁酸三鈣和硅酸二鈣的含量。
　　水化熱是大體積混凝土結構在選用水泥品種時，應考慮的主要因素之一，除此以外還應綜合考慮強度、坍落度等因素，以確定合適的水泥品種。某些水泥的水化熱雖然低，但強度也低，在配制混凝土時，為達到要求的強度，必將需用較多的水泥，結果混凝土的發(fā)熱量可能比采用水化熱較大、強度較高的水泥時還要大。目前在大體積混凝土中應用最多的是礦渣硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥。
　　1.2減少水泥用量
　　實驗數據表明，水化熱與水泥用量成正比，每立方米的混凝土中水泥用量每增減10kg，水泥水化熱使混凝土的溫度相應升降1℃。因此，可通過采取適當的措施減少水泥用量來控制混凝土的溫升，降低溫度應力，減少混凝土開裂的可能性。通常可以通過以下兩種途徑:
　　其一，合理選擇外加劑，可間接減少水泥用量。如在混凝土中摻入高效減水劑可減小混凝土的單位用水量，提高混凝土的和易性及早期和后期強度，在保證同基準混凝土有相同工作性強度，滿足施工需要的前提下，能較高幅度地降低水泥用量，進而降低水化熱和減小混凝土的收縮。
　　其二，摻加優(yōu)質摻合料以替換一部分水泥，減少水泥用量。優(yōu)質摻合料能改善混凝土的和易性，增加膠凝物質，降低混凝土的水灰比，使早期水化熱明顯降低。實驗證明，摻入水泥用量15%的粉煤灰可降低水化熱15%左右。水泥水化熱隨粉煤灰摻量的增加而降低，但要注意摻量過多會降低混凝土的早期強度，增加混凝土的收縮，所以應通過實驗來確定最佳摻量。
　　1.3減少用水量
　　混凝土的單位用水量越多，干縮率越大，一般用水量每增加1%，干縮率可增大2%～3%。在便于施工操作并保證振搗密實的前提下，混凝土應盡可能取較小的坍落度，減少用水量，并把離析、泌水現象降到最低程度。
　　2.集料的選擇
　　大體積混凝土所需的強度并不是很高的，所以組成混凝土的砂石料比高強混凝土要高，約占混凝土總質量的85%左右，正確選用砂石料對保證混凝土質量、節(jié)約水泥用量、降低水化熱量、降低工程成本是非常重要的。集料的選用應根據就地取材的原則，首先考慮成本較低、質量優(yōu)良、滿足要求的天然砂石料。根據相關試驗研究和生產實踐證明采用人工集料也可以做到經濟實用。
　　2.1粗集料的選擇
　　大體積混凝土，宜優(yōu)先選擇以自然連續(xù)級配的粗料配制，這種連續(xù)級粗集料配制的混凝土，具有較好的和易性、較少的用水量、節(jié)約水泥量、較高的抗壓強度等優(yōu)點。在選擇粗集料粒徑時，可根據施工條件，盡量選用粒徑較大、級配良好的石子。根據有關試驗結果證明，采用5～40mm石又比采用5～20石子，每m3混凝土可減少用水量15kg左右，在相同水灰比的情況下，水泥用量可節(jié)約20kg左右，混凝土溫升可降低2℃。
　　選用較大集料粒徑，確實有很大優(yōu)越性。但是，集料粒徑增大后，容易引起混凝土的離析，影響混凝土的質量。為了達到預定的要求，同時又要發(fā)揮水泥最有效的作用，粗集料有一個最佳的最大粒徑。對于大體積混凝土，粗集料的最大粒徑不僅與施工條件和工藝有關，而且與結構物的配筋間距、模板形狀等有關。因此，進行混凝土配合比設計時，不要盲目選用大粒徑粗集料，必須進行優(yōu)化級配設計，施工時要加強攪拌，細心澆筑和認真振搗。
　　2.2細集料的選擇
　　大體積混凝土的細集料，以采用優(yōu)質的中、粗砂為宜，細度模數宜在2.6～2.9范圍內。根據有關試驗資料證明，當采用細度模數為2.79、平均粒徑為0.38mm的中粗砂時，比采用細度模數為2.12、平均粒徑為0.336mm的細砂，每立方米混凝土可減少水泥用量28～35kg，減少用水量20～25kg。這樣就降低了混凝土的溫升和減少了混凝土的收縮。
　　泵送混凝土的輸送管道形式很多，既有直管又有錐形管、彎管和軟管。當通過錐形管和彎管時，混凝土顆粒間的相對位置應會發(fā)生變化。此時，如果混凝土中的砂漿量不足，很容易發(fā)生堵管現象。所以，在混凝土配合比設計時，可適當提高砂率。但若砂率過大，將對混凝土強度產生不利影響。因此，在滿足混凝土可泵性的前提下，盡可能選用較小的砂率。
　　2.3集料的質量要求
　　集料是混凝土的骨架，集料的質量如何，直接關系到混凝土的質量。所以，集料的質量技術要求，應滿足國家標準的有關規(guī)定�；炷�土試驗表明，集料中的含泥量多少是影響混凝土質量的最主要因素。若集料中含泥量過大，則對混凝土的強度、干縮、徐變、抗?jié)B、抗凍融、抗磨損及和易性等性能產生不利的影響。尤其會增加混凝土的收縮，引起混凝土抗拉強度的降低，對混凝土的抗裂更是十分不利。因此，在大體積混凝土施工中，石子的含泥量不得大于1%，砂的含泥量不得大于2%。
　　3.礦物摻和料
　　礦物摻和料包括粉煤灰、礦渣、硅灰、沸石粉等，適當摻用礦物摻和料可降低混凝土的絕熱溫升、提高混凝土抗裂能力。礦物摻和料的種類、數量及摻加方式的不同，水化熱差別很大。
　　國內當前用的摻合料主要是粉煤灰。粉煤灰是從燒煤灰的鍋爐煙氣中收集的粉狀粒，國外把它叫做“飛灰”或者“磨細燃料灰”。把粉煤灰摻入混凝土中，就制成粉灰混凝土。因為這種混凝土能夠節(jié)約礦物資源和能源，減少環(huán)境污染，改善混凝土性因此它是一種經濟的改性混凝土，開發(fā)利用粉煤灰混凝土技術已引起國內外工程界人的高度重視。
　　粉煤灰的礦物組成相當復雜。目前在混凝土中應用較多的低鈣粉煤灰主要有六種物組分，即玻璃微珠、海綿狀玻璃體、石英、氧化鐵、碳粒，硫酸鹽等。這六種礦物含量較多，對粉煤灰的影響也較大。
　　由于混凝土中摻入一定數量優(yōu)質的粉煤灰后，不但能代替部分水泥，而且由于粉灰顆粒呈球狀具有滾珠效應，起到潤滑作用，可改善混凝土拌合物的流動性，粘聚性保水性，并且能夠補充泵送混凝土中顆粒在0.315mm以下的細集料達到占15%的要求從而改善了可泵性。同時依照大體積混凝土所具有的強度特點，初期處于較高溫度條下，強度增長較快、較高，但是后期強度增長緩慢。摻加粉煤灰后、其中的活性Al2SiO2與水泥水化析出的CaO作用，形成新的水化產物填充孔隙增加密實度，從面改善混凝土的后期強度。但是值得注意是，摻加粉煤灰混凝土的早期抗拉強度和極限變形有降低。因此，對早期抗裂要求較高的混凝土，粉煤灰摻量不宜太多。宜在10～15%以大體積混凝土摻加粉煤灰分為“等量取代法”和“超量取代法”兩種。前者是用體積的粉煤灰取代水泥的方法，取代量應非常慎重。前者是一部分粉煤灰取代等體積泥，超量部分粉煤灰則取代等體積砂子，它不僅可獲得強度增加效應，而且可以補償煤灰取代水泥所降低的早期強度，從而保持粉煤灰摻入前后的混凝土強度等效。
　　4.外加劑
　　外加劑有減水劑、引氣劑、緩凝劑、早強劑等多種類型。減水劑是最常用、最重要的外加劑，它具有減水和增塑作用，在保持混凝土坍落度及強度不變的條件下，可減少用水量，節(jié)約水泥、降低絕熱溫升;引氣劑的作用是在混凝土中產生大量微小氣泡以提高混凝土的抗凍融耐久性;緩凝劑可對水泥的初期水化產生抑制作用，使新拌混凝土在較長時間內保持其塑性，以利于澆灌成型，提高施工質量，并能降低水化熱。在大體積混凝土施工中對延緩混凝土的凝結，延長混凝土的可搗實時間，推遲水泥水化放熱過程，減小溫度應力所引起的裂縫等方面起著重要的作用;膨脹劑的摻入可置換相同重量的水泥，同時吸收部分水化熱后發(fā)生化學反應，在水泥水化和硬化過程中產生體積膨脹，這種膨脹在內外約束條件下產生一定的內壓應力，這種內壓應力與冷縮或干縮產生的拉應力相抵消，建立混凝土內部新的應力平衡而防止開裂。
　　5.結語
　　綜上所述，文章只是從材料方面對大體積混凝土裂縫控制進行分析，起到了一個不斷深化的作用，而在實際大體積混凝土裂縫控制實踐中，除了在原材料方面采取各種措施外，還需在施工、設計、監(jiān)理等方面采取相關的技術措施，綜合性的分析和控制大體積混凝土裂縫。并且各項技術措施并不是孤立的，而是相互聯(lián)系、相互制約的。因此，在大體積混凝土裂縫控制實踐中，各個方面的技術必須結合實際、全面考慮、合理采用，才能受到良好的效果。
　　參考文獻：
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　　作者簡介：潘承春（1972-3），男，福建省福州市人，助理工程師，主要從事建筑施工方面工作。
　　（作者單位：福州市第二建筑工程公司）

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