摘要：本文首先對大體積混凝土結構的概念進行了探討，之后就隧道大體積混凝土結構裂縫產生的原因進行了深入分析，最后從抗裂設計構造要求、溫差驗算、原材料與配合比控制以及施工過程控制四個方面對市政隧道大體積鋼筋混凝土裂縫控制的措施進行了探究。希望對工程裂縫控制的提高起到一定的借鑒作用。
　　關鍵詞：市政隧道；大體積混凝土；裂縫控制；措施
　　
　　
　　1引言
　　在工業與民用建筑結構中，一般現澆的連續墻式結構、地下構筑物及設備基礎等是容易由溫度收縮應力引起裂縫的結構，通稱為“大體積混凝土結構”。大體積混凝土具有結構厚大、澆筑量大，施工條件復雜。且多為現澆超靜定結構，施工技術和質量要求較高等特點。因此，除了必須具有足夠的強度、剛度、穩定性以外，還應滿足結構的整體性與耐久性要求。
　　2隧道大體積混凝土結構裂縫產生的原因
　　長期的實踐表明。造成大體積混凝土出現裂縫的因素極其復雜而且是多方面的。其中有：
　　(1)混凝土配合比設計上的問題：水泥用量大。水泥發熱量大，造成混凝土水化熱溫升過高，內外溫差劇烈：7k灰比大。造成混凝土收縮量過大：原材料性能不良，造成混凝土強度低。本身抗裂能力差。
　　(2)混凝土施工質量上的問題：混凝土攪拌不均勻。振搗不密實。澆筑不合理，混凝土內部形成施工縫。
　　(3)混凝土養護上的問題：混凝土養護不及時，風吹日曬，內部與外表溫差過大。外界氣溫驟降時混凝土表面無保溫措施。
　　(4)混凝土結構型式及構造上的問題：幾何尺寸大。超長超厚：形狀突變處未合理處理；配筋不合理。
　　(5)地基問題：基礎約束面受強約束；沉降不均勻等。
　　在上述眾多因素中。比較突出的問題之一是混凝土內部由于水泥水化熱釋放引起混凝土內部劇烈的溫度變化。產生溫度應力，導致混凝土開裂，這是大體積混凝土裂縫的主要原因。具體來講，首先，水泥在水化過程中要發出一定的熱量。而大體積混凝土結構物一般斷面較厚，水泥發出的熱量聚集在結構物內部不易散失。由于混凝土的導熱性能較差。澆筑初期混凝土的強度和彈性模量都很低，對水化熱引起的急劇溫升約束不大。相應的溫度應力也較小。隨著混凝土齡期的增長。彈性模量的增高，對混凝土內部降溫收縮的約束也就愈來愈大。以致產生很大的拉應力。當混凝土的抗拉強度不足以抵抗這種拉應力時。便開始出現溫度裂縫。
　　(6)界氣溫度化的影響
　　大體積混凝土在施工階段。外界氣溫的變化影響是顯而易見的。因為外界氣溫愈高。混凝土的澆筑溫度也愈高；而如外界溫度下降，又增加混凝土的降溫幅度。特別是氣溫驟降。會大大增加外層混凝土與內部混凝土的溫度梯度。這對大體積混凝土是極為不利的。混凝土內部的溫度是水化熱的絕熱溫度、澆注溫度和結構物的散熱溫降等各種溫度的疊加。而溫度應力則是由溫差所引起的溫度變形造成的：溫差愈大，溫度應力也愈大。同時，在高溫條件下，大體積混凝土不易散熱，混凝土內部的最高溫度有時可達60～65℃，并且有較大的延續時間結構尺寸和澆筑的塊體厚度有關。
　　3市政隧道大體積鋼筋混凝土裂縫控制的措施
　　3.1抗裂設計構造要求
　　3.1.1合理設計
　　合理的平面和立面設計，避免載面的突變，從而減小約束應力。
　　3.1.2工程經驗要求
　　根據大體積混凝土工程施工的特點，市政隧道大體積混凝土工程的設計除應滿足設計規范及生產工藝的要求外，尚應符合下列要求：
　　(1)避免用高強混凝土，盡可能選用中低強度混凝土，混凝土的強度等級宜在C20～C35的范圍內選用；盡量利用后期60天強度R60、90天強度R90；
　　(2)混凝土的配筋除應滿足承載力及構造要求外，還應結合大體積混凝土的施工方法（整體澆筑或分層澆筑，泵送混凝土澆筑或非泵送混凝土澆筑等）增配承受因水泥水化熱引起的溫度應力及控制溫度裂縫開展的鋼筋，以構造鋼筋控制裂縫。合理布置鋼筋，盡量采用小直徑、密間距；變截面處加強分布筋；
　　(3)當基礎設置于巖石類地基上時，宜在混凝土墊層上設置滑動層，滑動層構造可采用一氈二油，在夏季施工時也可采用一氈一油；
　　(4)盡可能減少設置永久變形縫（沉降縫、溫度伸縮穎）及豎向施工縫。從降低大體積混凝土澆筑塊的溫升、控制混凝土的裂縫、降低地基的約束、控制混凝土澆筑塊體的溫度及便于大體積混凝土施工的角度出發，對基礎的結構混凝土的強度等級、結構配筋、基礎底面滑動及變形縫施］縫的設置提出要求。
　　(5)施工中允許設置水平施工縫，水平施工縫的設置應根據混凝土澆筑過程中溫度裂縫控制的要求、混凝土的澆筑能力和方便結構鋼筋的綁扎等因素確定。
　　(6)關于截面厚度，箱體基礎深度由使用要求決定、箱體底板及頂板厚度由抗彎及抗沖切要求決定。而側墻，其厚度的確定除需滿足強度要求外，還須作如下考慮：對于箱形結構、環形結構以及各種空間薄壁結構，由于內外表面的溫差及收縮差引起較大的約束應力，該應力與壁厚無關，但是，厚壁溫差大，薄壁溫差小，故間接地影響應力大小，似乎越薄越好；但越薄收縮越快，均質性差，抗裂度也越低，故厚度不宜過薄。對一些大型工程，壁厚應不小于200mm，雙層配筋為宜。
　　3.2溫差控制
　　根據《塊體基礎大體積砼施工技術規程》YBJ224-91規定，大體積混凝土工程施工前，應對施工階段大體積混凝土澆筑塊體的溫度進行驗算，確定施工階段大體積混凝土澆筑塊體的升溫峰值、里外溫差及降溫速度的控制指標，制定溫控施工的技術措施。通過溫控施工技術措施的落實，確保施工質量、防止有害裂縫、特別是貫穿裂縫的產生。混凝土表面溫度裂縫寬度應不小于0.3mm。
　　3.3原材料與配合比控制
　　3.3.1原材料控制
　　水泥：采用水化熱較低和凝結時間較長的水泥，如礦渣水泥、大壩水泥或粉煤灰水泥等。在材料比選時，應對不同種類和品牌的水泥取樣進行水化熱試驗，經過分析比較，優先選用同量同等條件下水化熱較低的水泥。
　　粗骨料：采用5mm~31.5mm連續級配碎石，針片狀顆粒含量不應大于10％，含泥量不應大于1％。
　　細骨料：采用級配良好、質地堅硬的優質中粗河砂，含泥量不應大于2％，細度模數控制在23mm-27mm之間。
　　水：達到飲用水標準。
　　粉煤灰：粉煤灰是一種優質的摻和料，使用時應選擇—級粉煤灰，盡可能選用細度模數大且燒失量低的粉煤灰。
　　外加劑：采用緩凝高效減水劑。
　　3.3.2配合比控制
　　盡可能降低水泥用量。根據水化熱溫升經驗公式可知，每立方米混凝土每減少l0kg水泥用量，混凝土的水化熱溫升降低1℃左右。因此，在保證混凝土強度的前提下，盡可能降低水泥用量是最可靠的控溫措施之一。水泥用量一般不應超過350kg。
　　參用粉煤灰。混凝土摻加粉煤灰主要是為了取代部分水泥，減少水泥用量，降低水化熱，同時還可以充當填充材料，并改善混凝土的和易性。粉煤灰用量—般為水泥用量的30％~40％。
　　摻加高效減水劑。混凝土摻加高效減水劑有雙重作用，一方面使混凝土緩凝，以推遲水化熱峰值的出現，使混凝土表面溫度梯度減少；另一方面可以降低水灰比，避免水灰比吐大產生塑性收縮。
　　3.4施工過程控制
　　控制混凝土的出機溫度和澆筑溫度。研究表明：對混凝土出機溫度影響最大的是碎石和水的溫度，砂的溫度次之，水泥的溫度影響最小。因此，降低出機溫度的最有效辦法就是降低碎石的溫度。在氣溫較高時，為防止太陽的直接照射，砂石堆場應沒遮陽棚；必要時，部分拌和用水以碎冰形式加人。為了保證混凝土的均勻性，在攪拌終了前，應使混凝土拌和物中的冰全部溶化。為了控制混凝土的澆筑溫度，可加快運輸速度，縮短運輸時間，在運輸途中盡量放慢攪拌速度。
　　在氣溫較高時，對運輸車的攪拌罐噴淋冷水，減少運輸過程中吸收太陽的輻射熱。同時，加大澆筑強度，縮短澆筑時間。采用分層或分塊澆筑，加快混凝土散熱速
　　度。
　　3.4.1分層澆筑
　　(1)分層施工時母層厚度應控制在1m~1.5m之間，具體可視混凝土澆筑能力和降溫措施而定。
　　(2)應在前層混凝土初凝或失去重塑性能前完成下層混凝土的澆筑搗實。
　　(3)當在前層混凝土初凝或失去重塑性能前無法完成下層混凝土施工時，應按規定間歇4d～7d，待前層混凝土達到一定強度時，方可進行下層混凝土的澆筑，且在澆筑前對兩層結合面按施工縫進行鑿毛和清掃浮漿處理。
　　3.4.2分塊澆筑
　　當截面面積大于100m2時，在前層混凝土開始初凝或失去重塑性能前來不及完成下層混凝土的澆筑振搗時，此時若采用分層澆筑，間隔時間長，延誤工期。為加快施工進度和保證工程質量，應統籌安排，采用分塊澆筑。
　　(1)合理布置分塊區域，每塊平均面積不宜小于50m2，高度不宜大于1.5m。
　　(2)上下鄰層混凝土間的豎向接縫，應錯開布置，做成企口，并按施工縫處理。
　　3.5改善約束條件
　　在巖石地基或厚度較大的混凝土墊層上澆筑大體積混凝土時，可在巖石地基或混凝土墊層上鋪設隔離層以減少垂直收縮裂縫。隔離層一般采用涂刷一層3mm～5mm厚的瀝青或干鋪二氈三油。當混凝土平面尺寸過大時，可采用后澆帶，即在結構中適當部位每隔20m~30m預留寬為0.5m～1m的后澆帶，澆筑混凝土30天后封閉。
　　3.6加強養護
　　大體積混凝土易受到太陽暴曬及雨水、冷空氣等襲擊，致使表面溫度變化較大，產生較大溫差，造成裂縫。因此，加強養護也是防止開裂的關鍵之一。
　　混凝土澆筑后，應適時加蓋草墊、麻袋等覆蓋物，定時灑水養生；同時保證冷卻水的供應，加強保溫、保濕養護，延緩降溫速度，減少內外溫差。
　　在混凝土內部及表面合理布設測溫點，加強溫度觀測，并根據外界大氣條件，隨時了解混凝土澆筑后(尤其是第2天)溫度的升降情況，掌握混凝土內外溫差變化，及時采取增減覆蓋物等措施，以便將混凝土內外溫差控制在25℃以內。
　　4結語
　　隨著我國人們增長以及物質文化水平的提高，市政隧道工程的數量必然也越來越多，因此也就市政隧道工程得到迅速發展，大體積混凝土結構的應用日益普遍。本文依據工程經驗就大體積混凝土的裂縫成因以及大體積混凝土結構的裂縫控制措施進行了較為深刻的探討，希望對相關工程提供一定的參考。
　　
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