浅谈大体积混凝土裂缝产生的原因及控制施工技术

杨任之

（电白县第四建筑工程公司，广东 电白 525400）

浅谈大体积混凝土裂缝产生的原因及控制施工技术

杨任之

（电白县第四建筑工程公司，广东 电白 525400）

在重大工业项目、高层建筑基础工程、水利水电工程、港口码头工程、桥梁工程等施工中，需要一次性浇筑大体积的混凝土，这种大体积混凝土的浇筑易产生裂缝。笔者结合大体积混凝土在工程中的广泛应用，总结了大体积混凝土裂缝产生的主要原因，从混凝土掺料配合比、混凝土浇筑施工过程及养护阶段的控制等方面进行了探讨，提出了控制裂缝的一些施工技术，确保大体积混凝土工程的质量。

大体积混凝土；裂缝产生原因；控制施工技术；措施；掺料配合比

1 工程概况

茂名市某厂房，东西向长80 m，南北向长50 m，底板厚1.8 m，双层双向钢筋，采用C30、S8抗渗混凝土，混凝土总量8 600 m3，必须一次性浇筑成型。设备使用过程中对底板有抗浮、刚度、裂缝控制、沉降均匀等多方面较为严格的要求。

本文以该工程大体积混凝土施工为例，结合已经建立的理论体系，分析大体积混凝土裂缝产生的主要原因，提出了分块施工、优化配合比设计、采用中低水化热的矿渣水泥及“双掺”技术、设置循环冷却水管、严格控制混凝土人模温度及养护温度等有利于控制大体积混凝土施工过程中各项裂缝开展的措施，有效地解决了控制大体积混凝土裂缝的问题。

2 裂缝产生的因素

2.1 水泥的水化热

水泥在水化过程中要产生大量的热量，是大体积混凝土内部热量的主要来源，大体积混凝土内部的热量不如表面的热量散失得快，很容易造成内外温差过大，当其所产生的温度应力大于混凝土本身的抗压强度时就会产生裂缝。这是大体积混凝土产生裂缝的主要原因。

2.2 地基作用力

大体积混凝土与地基浇在一起，由于温度的变化混凝土会出现膨胀或者收缩，此时受地基的作用会产生相应的压应力或拉应力，由于混凝土的抗压性能优于抗拉性能，所以在受压时一般不会出现裂缝，而在受拉时，当拉应力大于混凝土的抗拉强度时，就会在混凝土中出现垂直的裂缝。

2.3 外界气温变化

在施工期间，大体积混凝土内部温度取决于浇筑温度、水泥水化温度和散热温度，当外界温度骤然变化（特别是骤然下降）时，就会迅速增加大体积混凝土内外温差，产生较大的温度应力，造成大体积混凝土出现裂缝。

2.4 混凝土的收缩变形

混凝土的拌和水中，只有约20%是水泥水化所需要的，其余80%都被蒸发，这部分水的蒸发是引起混凝土收缩的主要原因之一，当收缩变形受到约束时，就会因收缩应力而产生收缩裂缝。

3 控制裂缝的施工技术措施

3.1 混凝土配合比设计

对配合比设计的主要要求是：既要保证设计强度，又要大幅度降低水化热；既要使混凝土具有良好的和易性、可泵性，又要降低水泥和水的用量。混凝土的热量主要来自水泥水化热，因而选用低水化热的矿渣硅酸盐水泥配制混凝土较好；精心设计混凝土配合比，采用掺加粉煤灰和减水剂的“双掺”技术，减少每米，混凝土中的水泥用量，以达到降低水化热的目的。

（1）选用水化热低的32.5 MPa矿渣水泥，水泥用量仅为340 kg/m3。

（2）大掺量工级粉煤灰掺量高达100 kg/m3，占水泥用量的29 %，占胶凝材料总量的21 %。在大体积混凝土中掺粉煤灰是增加可泵性、节约水泥的常用方法。

3.2 采用大粒径粗集料

选用适宜的骨料，施工中根据现场条件尽量选用粒径较大，级配良好的粗骨料；选用中粗砂，改善混凝土的和易性，并充分利用混凝土的后期强度，减少用水量。

3.3 设置冷却水管

在大体积混凝土中间部位预设蛇形冷却水管，强制降低混凝土水化热温度：冷却水管为32 mm的薄壁钢管，按照蛇形布置。每层冷却水管间距为1 m，同一层每根水管间距为1 m，外侧水管距混凝土外边缘距离按0.5 m控制。冷却水管使用前应进行压水试验，防止管道漏水、阻水；混凝土浇筑到各层冷却水管标高后即开始通水，各层混凝土峰值过后即停止通水，通水流量应达到25 L/min，通水时间根据测温结果确定；严格控制进出水温度，在保证冷却水管进水温度与混凝土内部最高温度之差不超过30 ℃条件下，尽量使进水温度最低；待主通水冷却全部结束后，应采用同标号水泥浆或砂浆封堵冷却水管。

3.4 预测温度、设计养护方案

在约束条件和补偿收缩措施确定的前提下，大体积混凝土的降温收缩应力取决于降温值和降温速率。降温值—浇筑温度＋水化热温升值—环境温度。为了防止大体积混凝土裂缝的产生，通过计算预测了混凝土的浇筑温度、混凝土温升值的可能产生应力，并据此制定了降低混凝土温差的控制措施，预先制定减缓降温速率的方案和一旦出现意外情况的应急措施。

首先，计算混凝土内最大温升：理论计算公式和经验公式分别为：

式中，Wc：混凝土级配中水泥用量；

Q：水化热值；

ξ：散热系数；

FA：粉煤灰质量。

当混凝土厚度超过3 m时，计算值与实测值偏差过大。建议把（2）式改为：

3个公式有3种不同的计算结果，在实际施工计算时要考虑具体情况灵活运用。在考虑施工、养护方案时，均按最不利的情况考虑，以求稳妥。

其次，混凝土中心温度值：T1＝T2＋△T（t），因为△T（t）计算值较高，夏季的浇筑温度T1应采取措施降下来。如果不采取水中加冰等降温措施，计算得：

混凝土拌和温度：

混凝土的出机温度：

混凝土浇筑温度：

这个温度是昼夜平均浇筑温度，如果白天最高气温是35 ℃，这时的浇筑温度Tj＝31.4 ℃。为了降低温度，可采取如下措施：料场石子进仓前用凉水冲洗，水泥在筒仓内存放15 d以上，晴天泵管用湿岩棉被覆盖，气温高时拌和水中加冰降温。其中，拌和水中加冰效果最好。

3.5 确定保温材料的厚度，预测混凝土表面温度

据（3）式计算，混凝土中心最大温升达 47.3 ℃，假如浇筑温度是30 ℃，混凝土中心温度将达77.3 ℃。如果环境平均温度Tq＝（35＋23）/2＝29 ℃。两者平均温差将有48.3 ℃，这是不允许的。解决办法是在混凝土浇筑完毕后在其表面覆盖材料保温，使表层混凝土温度提高，达到减小混凝土内表温差的目的。一般要求混凝土内表温差 T1－T2≤25 ℃，对于较厚的混凝土，此温差值可适当放宽。由此可见，即使在炎热的夏季，大体积混凝土在降温阶段也要“保温”养护。经过计算，提出两种养护方案供施工时选择：一种是盖一层塑料薄膜和一层3 cm厚的防水岩棉被；另一种是蓄水2～12 cm养护，深度随当时混凝土内外温差增减。实际施工中，采用第一种养护方案效果很好。塑料薄膜很有效地保证了混凝土表面的潮湿，既保证了表层混凝土的强度增长，又使前21 d的降温阶段不致出现干燥收缩，保证了微膨胀剂充分发挥补偿收缩的作用。

4 结束语

大体积混凝土在目前建筑工程中应用越来越广泛，占有非常重要的位置，因此如何防止大体积混凝土产生裂缝成为越来越重要的研究课题。针对裂缝产生的原因，制定出合理的控制措施并结合工程的实际特点灵活的操作，能有效的防止大体积混凝土裂缝的产生，确保工程的最终质量。

Discussion on the Cause of Cracks in Mass Concrete and Control Construction Technology

Yang Renzhi

In the major industrial projects, high-rise building foundation engineering, water conservancy and hydropower engineering, port engineering, bridge engineering construction, it is necessary to pouring large volume of concrete only one time, which is easy to cause cracks.Combined with mass concrete’s wide application in engineering, the author summarizes the main cause of mass concrete cracks, discusses from the aspects of concrete mixture ratio, concrete pouring construction process and control in the curing stage, and proposes some construction techniques to control the cracks so as to ensure the quality of mass concrete construction.

mass concrete; cause of the cracks; control of construction technology; measures; doped mixture ratio

TU755

A

1000－8136（2011）06－0075－02