引言

随着城市建设向高层化、集约化方向发展，大体积混凝土结构在高层建筑与大型基础设施中的应用日益频繁，特别在承台基础、电梯井核心筒等关键部位发挥着重要的承重与稳定作用。大体积混凝土在浇筑过程中因其体积集中、散热慢、水化热积聚显著，常伴随较大的温度梯度和复杂的约束边界，极易诱发早期温度应力裂缝。承台和电梯井作为约束最强、荷载最集中的混凝土构件，其裂缝控制难度高、技术要求严苛，已成为施工技术中的重点难点问题。

1大体积混凝土温度裂缝形成机理分析

混凝土凝固初期，材料水化反应释放大量热量，导致其芯部温度显著上升。结构表面散热条件受环境影响，形成由内至外的温度差异分布。升温阶段，芯部混凝土受热体积增大，而表层因散热快反而收缩。表层收缩会强力限制芯部的自由膨胀，导致靠近表面的区域被迫承受拉伸作用。一旦该区域产生的拉伸力超过了混凝土材料的抗拉能力极限，表层便会形成温度裂缝。这类裂缝通常较浅，局限于结构外表面，极少贯穿整个构件。

混凝土水化放热达到最高点后，结构进入持续的降温收缩期。在此过程中，温度降低引发的冷缩与材料自身持续硬化产生的干缩效应相互叠加。在高层建筑体系中，剪力墙等构件的收缩变形往往受到相连的梁、楼板等刚性部件的限制。这种外部限制会在混凝土内部诱发显著的拉伸应力。起初，升温阶段残留的压缩应力可能部分抵消这种拉伸作用。但随着降温收缩和水化过程的深入，拉伸应力不断叠加增长，最终突破混凝土的抗拉极限，形成裂缝。这类裂缝倾向于在约束作用最强的位置密集出现，并随着远离约束点而逐渐减少。结构内部降温不均造成的过大温差还可能引发更深层的裂缝，对建筑物的安全性能和长期耐久性构成严重威胁。若贯穿性裂缝未能得到科学评估和有效处置（如缺乏充分的湿养护或保温手段），裂缝可能持续发展恶化。

2大体积混凝土裂缝产生的原因

原材料质量是影响大体积混凝土性能的基础因素。水泥的水化热特性会对混凝土温度产生明显变化，一旦选用水化热较高的水泥，容易在硬化过程中释放大量热量，导致内部温度急剧上升，产生较大温度应力，进而引发裂缝。粗细骨料的含泥量过高也会降低混凝土的粘结力和耐久性，对混凝土的抗裂性能产生影响。

大体积混凝土完成浇筑后，水泥水化持续产生并散发水化热。热量可在混凝土结构中传递，优先从结构表层散发出去，导致混凝土内部和外部形成显著的温度差。此种温差会让混凝土结构内部会承受较大的压力，表面也会在压力作用下承受拉应力，长此以往容易降低混凝土的抗拉性能。一旦拉应力超出混凝土结构自身承受的抗拉强度极限，就会产生开裂现象，不仅会对混凝土结构外观产生影响，还会影响到整体性能与耐久性。

混凝土在硬化过程中会发生收缩变形，常见干燥收缩、塑性收缩和自生收缩。干燥收缩的发生与混凝土内部水分蒸发有关，会因混凝土表面水分蒸发速度过快，内部水分补充不及时而产生收缩裂缝。塑性收缩多发于混凝土浇筑后的塑性阶段，此时混凝土尚未完全硬化，若未进行及时养护，容易出现塑性收缩裂缝。自生收缩是水泥水化过程中产生的体积变化，其收缩量相对较小，但也可积累形成裂缝。

3大体积混凝土施工裂缝控制措施

3.1优化混凝土配合比

选用低水化热的水泥品种，如矿渣硅酸盐水泥，其水化热较普通硅酸盐水泥可降低20%—30%，从而有效降低水泥水化热的产生。结合试验确定，合理提高骨料粒径，如将骨料最大粒径从40mm增大到50mm，可减少水泥用量10kg/m3—15kg/m3，也可以降低混凝土的收缩变形。同时，添加适量的优质外加剂，如减水剂可减少混凝土的用水量，从而降低水灰比，提高混凝土的强度与抗渗性，减水剂的使用可使水灰比降低0.03—0.05，在保持混凝土工作性能不变的情况下，强度可提高10%—20%。膨胀剂则可补偿混凝土的收缩，抵消部分收缩应力。经试验确定最终配合比为：水泥280kg/m3，骨料1700kg/m3，水160kg/m3，外加剂8kg/m3。

3.2施工工艺改进

浇筑工艺优化采用“分块+薄层浇筑”工艺，将底板划分为若干个施工区域，每个区域采用0.5 m薄层浇筑，层间间隔控制在4 h内（小于初凝时间），避免冷缝产生。同时，合理控制浇筑速度和布料方式，确保混凝土浇筑均匀、密实。浇筑后2 h内及时覆盖塑料薄膜和50 mm厚岩棉被并启动喷雾系统，保持混凝土表面湿度≥90%，养护期延长至21 d。良好的养护条件能够有效减少混凝土水分蒸发、降低干缩变形，促进混凝土强度增长。

3.3温控措施

在混凝土内部预埋冷却水管，冷却水管采用直径32mm的钢管，按照间距1.5m呈蛇形布置，循环冷却水可带走水泥水化产生的热量，控制混凝土内部温度。根据温度监测数据，须调整冷却水的流量与流速，确保混凝土内部与表面温差控制在25℃以内。当内部温度过高时，增大冷却水流量；当温差接近控制值时，适当减小流量。在混凝土表面覆盖保温材料，如草帘、棉被等延缓混凝土表面散热速度，减小温度梯度。保温材料的厚度根据当地气候条件及混凝土内部温度情况确定，一般为50mm—100mm。在混凝土浇筑前，须对原材料进行预冷处理，可采用对骨料洒水降温、用低温水搅拌等方式降低混凝土的浇筑温度，将浇筑温度控制在25℃以下；对骨料洒水降温可使骨料温度降低3℃—5℃，采用5℃—10℃的低温水搅拌可使混凝土浇筑温度降低2℃—3℃。

3.4完善监测与管理体系构建实时监测网络

建立全面的实时监测网络，除温度和应力监测外还对混凝土的收缩变形、湿度等参数进行监测。利用物联网技术将监测数据实时传输至监控中心，实现对施工过程的动态监控。建立严格的“三检制”质量管控流程，即班组自检、技术员复检、监理验收。明确各环节的质量控制标准，重点控制浇筑温度（≤28 ℃）、拆模时间（内部温差≤15 ℃）等关键指标。加强施工人员培训，提高施工质量意识和操作技能。

结束语

综上所述，大体积混凝土裂缝的产生与多种因素有关，不仅体现在材料本身的物理化学特性上，还涉及施工环境、工艺控制及养护管理等多个层面。裂缝不仅会影响到建筑物的美观性，还会对结构的安全性和耐久性构成潜在威胁，需采取科学的防控措施。未来，还需要进一步深入研究大体积混凝土的性能和裂缝形成机理，不断探索更加科学、有效的裂缝防控技术，提高施工人员的质量意识与技术水平，让各项防控措施得到有效落实。

参考文献

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