建筑工程中大体积混凝土施工裂缝控制技术

引言

大体积混凝土因水泥水化热导致内外温差显著，易引发温度收缩裂缝，直接影响结构耐久性与安全性。必须采取系统的技术措施，以实现对裂缝的有效控制。

1 建筑工程中大体积混凝土施工裂缝控制的重要性

大体积混凝土施工中的裂缝控制是影响工程整体质量与长期安全的核心环节。由于混凝土导热性能较差，水泥水化过程中释放的大量热量难以迅速散发，导致结构内部温度显著升高，而表面散热较快，内外温差过大时产生温度梯度，进而引起约束拉应力。当拉应力超过混凝土早期抗拉强度时，便会形成温度裂缝。此类裂缝不仅削弱结构的整体性和承载能力，还可能成为侵蚀性介质渗透的通道，加速钢筋锈蚀和混凝土碳化，严重损害结构的耐久性能与使用寿命。裂缝问题若处理不当，可能引发后续使用阶段的渗漏等功能性缺陷，甚至对工程安全构成潜在威胁。在施工过程中必须采取全面且科学的技术措施，包括优化混凝土配合比以降低水化热、实施分层分段浇筑以改善散热条件、布设冷却水管进行主动温控、以及加强后期保温保湿养护以减缓表面蒸发与收缩等。

2 建筑工程中大体积混凝土施工裂缝控制中面临的困难

2.1 温度应力的精准控制与散热难题

大体积混凝土裂缝控制的核心挑战在于其内部因水泥水化反应产生巨大热量，形成复杂的非均匀温度场。混凝土作为一种不良导热体，内部积聚的热量无法快速、有效地向外界环境散发，导致结构芯部温度持续升高，而表面区域由于与空气或模板接触，散热速率较快。这种内外散热差异在混凝土体内形成显著的温度梯度，进而引发不均匀的热胀冷缩效应。当内部热膨胀受到外部已冷却部分或外部约束的限制时，便会产生巨大的温度拉应力。该应力若超过混凝土早期极低的抗拉强度，开裂便不可避免。这一过程涉及热力学、材料科学和结构力学的复杂耦合，要求对混凝土的配合比设计、入模温度、浇筑体量、环境条件以及保温养护措施进行极其精细化的预测与协调。任何环节的疏漏，例如保温层拆除过早或冷却水管通水流量控制不当，都可能使精心设计的温控方案失效，导致裂缝产生。

2.2 材料特性与配合比设计的固有矛盾

混凝土材料的自身特性为其早期抗裂性能带来了内在矛盾。为满足高强度、高流动性和可泵送性等现代施工要求，配合比设计往往倾向于使用较高的胶凝材料用量，这直接导致水化热总量增大，温升问题加剧。高强混凝土通常水胶比较低，其自生干燥收缩和化学收缩效应更为显著。尽管外加剂和掺合料（如粉煤灰、矿粉）的应用可一定程度降低水化热并改善工作性，但其种类与掺量的选择需基于大量试验验证，以平衡强度发展、耐久性要求与热工性能，决策过程复杂。混凝土的收缩变形受到骨料特性、胶凝材料体系、环境湿度等多因素影响，其干缩与徐变行为具有显著的时间依赖性且难以精确预测。

2.3 施工过程管理与养护的实践复杂性

将理论上的裂缝控制方案转化为现场的高质量实践是一项极为复杂的系统工程。混凝土的浇筑需要周密组织，确保连续供应和分层浇筑的节奏，以避免形成冷缝，并保证各层混凝土在初凝前有效结合。所有温度监控措施，如测温元件的预埋布设、数据的连续采集与实时解读，以及基于数据对冷却系统或保温措施的动态调整，都需要高度的专业技术支持和严格的现场管理。养护阶段尤为关键，其核心在于通过保温延缓表面散热速率以减小内外温差，同时通过保湿防止表面水分过快蒸发以避免塑性收缩和干缩裂缝。

3 建筑工程中大体积混凝土施工裂缝控制技术优化提升策略

3.1 基于智能温控的精准动态调控策略

提升裂缝控制水平的关键在于实现对混凝土温度场发展全过程的精准感知与智能调控。传统手段依赖于有限点的间歇式测温，难以全面反映结构内部真实的温度分布与演化规律。优化方向是构建一套嵌入式的分布式温度传感网络，将测温元件在浇筑前预置于结构内部不同关键部位，实现对芯部、中部及表层温度梯度的连续实时监测与远程传输。基于采集到的大数据流，可依托云计算平台建立温度场发展的数字孪生模型，进行超前预测与反演分析。此举的核心价值在于能够动态指导冷却系统的运行策略，例如根据实时温差智能调节冷却水管的通水流量与水温，实现“ 按需降温” ，从而将温度应力始终控制在安全阈值之内。同样，它也能为保温养护层的拆除时机提供科学决策依据，避免过早拆除导致表面急剧降温。这种从“ 经验驱动” 到“ 数据驱动” 的范式转变，实现了对温度应力生成机制的前瞻性干预与精细化管控。

3.2 多尺度协同的材料设计与性能优化策略

从材料本源入手，通过多组分体系的协同设计优化其热力学与变形性能，是控制裂缝的根本性策略。优化重点在于构建低热、低收缩、高抗裂的胶凝材料体系，其核心是大幅降低体系早期水化热及其放热速率。这需要通过科学复配不同功能的掺合料与外加剂来实现，例如采用大掺量矿物掺合料部分替代水泥，利用其火山灰效应延缓并降低水化热峰值；引入高性能减水剂降低用水量，从而减少孔隙率并改善收缩性能；考虑使用膨胀剂补偿部分冷缩与干缩；甚至探索纤维材料对微观裂缝的桥接与抑制作用。该策略要求超越单一指标，综合考量新拌混凝土的工作性、硬化混凝土的强度发展历程、弹性模量、徐变以及抗裂性能等多目标之间的平衡。

3.3 全过程精细化施工与协同管理策略

技术的有效性最终依赖于高标准、一体化的施工组织实施。优化提升需建立覆盖“ 制备-运输-浇筑-养护” 全链条的精细化、标准化作业与管理体系。在前期策划阶段，应利用BIM 技术进行施工缝留设、浇筑顺序、泵管布置、测温点定位等的虚拟建造与优化，并进行详细的技术交底。在浇筑过程中，推行“ 智慧工地” 管理，对混凝土出厂、入模温度、塌落度等进行全程监控与追溯，确保原材料质量稳定。严格分层浇筑厚度与间歇时间，采用二次振捣工艺提高均匀性与密实性。养护环节是成败的关键，必须摒弃粗放式洒水覆盖，转而采用标准化、工业化的养护方案，例如自动喷淋系统结合双层复合保温材料（如土工布加薄膜）的全表面密闭覆盖，确保湿度与温度处于理想且稳定的区间。

结束语

通过优化配合比、实施精细测温与保温养护等综合技术，可显著降低温度应力，有效抑制有害裂缝的产生。这些措施为保障大体积混凝土施工质量及长期结构安全提供了关键支撑。

参考文献

[1]张骏首,商和松,李建锋,等.建筑工程中大体积混凝土施工裂缝控制技术[J].水泥,2025,(09):155-157.

[2]杨承磊,刘涛.建筑工程施工中大体积混凝土裂缝控制技术及效果评价[J].北方建筑,2025,10(02):43-46.

[3]周魁.房建工程施工中大体积混凝土裂缝成因及控制技术[J].中国水泥,2025,(01):100-102.

[4]康凌.建筑工程中大体积混凝土裂缝控制技术的运用分析[J].居业,2024,(11):37-39.

[5]白治琴.建筑工程施工中大体积混凝土裂缝控制技术[J].工程机械与维修,2023,(04):158-160.