变截面大体积混凝土结构开裂风险及裂缝控制策略

引言：

变截面大体积混凝土结构风险的消极影响大，主要表现在结构安全性、耐久性、经济与社会影响等方面，如果未能采取专业化的裂缝控制方案，则会导致混凝土结构的承载力下降、刚度退化、抗震性能减弱、化学侵蚀渗透、冻融破坏加剧。工程单位应遵循理论联系实际的原则，结合工程项目的具体要求和建设目标，引入先进的裂缝控制技术，获取更高的经济和社会效益。

一、变截面大体积混凝土结构的开裂风险

（一）压缩应力和拉应力作用下增大开裂风险

变截面大体积混凝土结构超厚、超大，在具体施工期间，由于水泥与水之间发生化学反应，在短时间内可以释放大量热量，加之变截面大体积混凝土体积庞大，且导热性能不佳，以至于热量大量聚集于结构内部，温度无法向外发散，工程施工期间，内部温度在短时间内可以达到 60-80‰ 。混凝土结构的温度在升降过程中，受到内部温度高的影响，混凝土结构产生压缩应力，因为表层温度较低形成了拉应力，给结构开裂问题创造了形成条件[1]。一些变截面大体积混凝土工程的变截面位置较多，且厚度变化影响散热能力，比如混凝土结构厚度较小而散热较快，结构厚度较大散热较慢，形成非线性温度分布，由于变截面位置多，以及不均匀散热的问题，使得混凝土结构的应力分布趋于复杂，开裂风险进一步增大。

贯穿裂缝影响混凝土结构的整体性和防辐射性能

变截面大体积混凝土结构对整体性要求高，且具体工程施工中，对防辐射提出较高的要求，有害贯穿裂缝的形成不利于提升结构的整体性，甚至增大了裂缝风险。具体来看，变截面大体积混凝土出现贯穿裂缝之后，会降低整体结构的刚度和承载能力，不利于保障结构处于正常受力的状态，裂缝成为整体结构中的“断点”，对混凝土构件的连续性造成不良影响，难以正常传递荷载。混凝土凭借自身的高密度和超厚特征，能够提升防辐射的能力，由于混凝土结构形成贯穿裂缝，导致防辐射能力日趋削弱，不利于提升结构的屏蔽效果。变截面大体积混凝土若要提升防辐射能力，则需要利用氢元素提升中子屏蔽效能，但是在施工期间，混凝土结构内部的氢元素大量衰减，同时降低了中子屏蔽的能力，增加了超厚混凝土裂缝开裂的控制难度。

二、变截面大体积混凝土结构开裂风险的控制策略

（一）薄弱部位超前注浆防渗漏技术

在变截面大体积混凝土施工期间，受到温度变化、不均匀收缩、有害贯穿裂缝以及地下水位的影响，导致开裂风险增大，为了控制裂缝风险带来的消极影响，技术人员应采取薄弱部位超前注浆防渗漏技术，加大变截面大体积混凝土结构裂缝的控制力度。首先在前期准备工作阶段，技术人员应在大体积混凝土的硬化过程中，利用红色标记精准标注薄弱部位，比如施工缝位置、后浇带位置、穿墙套管与墙体之间等位置属于薄弱区域，尤其对于变截面大体积混凝土结构而言，会遇到厚度突然降低的情况，应重点标记薄弱部位，同时在标记处科学控制操作空间，通常应确保标记点周围有 30cm 的空间。技术人员根据工程情况，科学选择注浆管型，根据相关技术应用规范，通常选择弹簧骨架注浆管，结合施工环境的常规情况或钢筋密集情况，科学选择 10mm 或 6～8mm 直径的弹簧骨架注浆管。

其次，在高压注浆操作中，技术人员应严格控制高压注浆的工艺参数，根据混凝土的龄期选择注浆时机，当变截面大体积混凝土龄期 >28 天，强度达到设计值 90% 以上为最佳时机。浆液比例配置是否科学，与注浆效果密切相关，技术人员在确定注浆时机之后，应科学设定水泥基浆液和化学浆液的比例，按照 0.4-0.45 的水灰比配置水泥基浆液，同时添加一定量的膨胀剂。压力影响注浆质量，在初压阶段应保证压力处于 5-8MPa 范围内，根据现场注浆情况，逐步提升压力，限制在 25-30MPa 范围内，灵活调整稳压时长和注浆速率，借此提升注浆质效。薄弱部位超前注浆防渗漏技术优势显著，在裂缝形成并扩大之前便能够建立完善的防护体系，相比于传统事后修补的技术方式更具优势，加之弹簧骨架长期保持弹性，适应结构变形不失效，提升了该技术手段的应用水平。

（二）防辐射性能专项修复技术

裂缝是造成大体积混凝土防辐射能力降低的关键因素，严格控制裂缝问题，预防控制贯穿裂缝的形成，有助于保证混凝土结构达到防辐射的目的，提升结构的整体性。防辐射性能专项修复技术应用优势显著，是变截面大体积混凝土结构开裂风险控制的策略之一，在应用期间有效控制裂缝的影响，进而恢复混凝土的辐射屏蔽能力。对于变截面大体积混凝土结构而言，由于混凝土结构的厚度突然从厚变薄，比如从 1.5m 变为 0.8m ，受到温度应力和收缩变形作用的影响，增大了贯穿裂缝的形成和扩大的风险，裂缝形成辐射线的穿透通道，辐射屏蔽效率下降了 35% 左右。

技术人员在前期准备阶段，应预先评估裂缝的形成情况，利用刻度放大镜测量裂缝的长度和宽度，变截面区域出现厚度突然降低的现象，应作为重点测量或检查部位，同时利用超声波测试仪，检测裂缝形成的深度，并评估裂缝对防辐射能力的影响。在修复过程中，应利用压缩空气清理裂缝中的杂质，根据变截面部位的特征合理调整清理深度。灌注防辐射浆液是提升防辐射效能的关键措施，技术人员应严格按照由厚到薄的顺序注浆操作，并将压力差控制在 5MPa 以内。在设计初始压力之后，以 5min 为单位逐步提升压力值，最高在30MPa 以下。此外，技术人员应掌握屏蔽层修复要点，在分析了解裂缝的深度宽度之后，利用含有铅粉等金属粉末的专用浆液，提升大体积混凝土的密实度，在表面涂抹厚度适中的聚合物涂层，提升防辐射能力。

（三）温度控制技术

水泥在水化过程中释放大量热量，如果内外温差过大，就会引起内部应力增大而导致裂缝，当混凝土内外温差大于 25°C 后，混凝土发生开裂的风险大幅增加，因此在施工期间，工程单位应采取行之有效的温度控制措施，借此减少水泥水化产物的生成，预防控制混凝土开裂的风险 [2]。

《大体积混凝土温度裂缝控制技术标准》以及相关行业规范，明确指出温度控制技术是开裂风险防范的核心策略，以便于解决变截面大体积混凝土温度梯度加剧、应力集中效应、冷却难度增大的问题。在工艺操作期间，技术人员应掌握分层浇筑技术的应用要点，严格控制不同层次混凝土的浇筑厚度，一般控制在 30～50cm 范围内，避免因为浇筑厚度不达标影响结构稳定性。在变截面区域内应遵循由厚到薄的原则，采取渐变分层的浇筑方式，并严格控制浇筑时间。技术人员针对变截面区域应采取专项处理措施，通过布置冷却水管、控制温度梯度，或者采取结构补强措施，同时动态监测变截面的温度变化情况，采取保湿、保温控制措施。

三、结束语

开裂是变截面大体积混凝土的风险之一，与工程结构的稳定性、可靠性、安全性密切相关，受到结构几何特性以及材料特性的影响，变截面大体积混凝土在双向作用下增大了裂缝风险，及时采取针对性的裂缝控制措施，是控制混凝土结构风险程度的关键。技术人员应采取薄弱部位超前注浆技术、防辐射性能专项修复技术和温度控制技术，提升开裂风险的预防控制能力。

参考文献：

[1] 周丽肖 . 大体积混凝土开裂的原因及防裂措施探究 [J]. 中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 ,2024(11):233-236.

[2] 欧阳孔富 . 土木建筑工程中大体积混凝土结构的施工技术 [J]. 中国科技期刊数据库 工业 A,2025(1):033-036.