特殊工程大体积混凝土裂缝控制

李志峰

0 引言

混凝土工程裂缝会对混凝土工程的耐久性造成很大影响，细微的裂缝还会影响混凝土工程的美观。有些对混凝土裂缝有严格要求的特殊工程，一旦产生裂缝，会造成很大的危害，延误工期，造成经济浪费。

对于大体积混凝土，当混凝土浇筑后，由于水化热的产生，更容易造成混凝土结构裂缝。因此，混凝土工程裂缝的控制是一项极为重要的内容。本文结合现今混凝土结构容易开裂的现象，以及具体工程对改善措施谈一些看法。

1 工程简述

某大学应急工程结构试验室加载试验台座，箱体结构，顶板长43 m，宽13 m，厚1 m，属于大体积混凝土，结构用于试验室加载试验。该结构混凝土强度C40，混凝土方量约560 m3。由于该试验台座用途，台座表面不能有裂缝，所有混凝土需要一次浇筑完毕。台座长度达43 m，超过规范每30 m混凝土结构留置施工缝的要求，需要一次浇筑完毕，给施工带来很大难度。

2 混凝土结构裂缝产生原因

混凝土裂缝的发生是由多种因素引起的，在不考虑其他因素，只考虑混凝土原因方面，产生的裂缝主要有混凝土收缩裂缝和温差裂缝以及原材料不合格造成的安定性裂缝。

2.1 混凝土收缩裂缝

混凝土收缩是指在混凝土凝结初期或硬化过程中出现的体积缩小现象。较大的收缩会引起混凝土开裂。

混凝土的塑性收缩是造成混凝土早期裂缝的一个重要原因之一，当混凝土中的水分蒸发速度超过其泌水速度时，就会产生干燥收缩。在水泥活性大、混凝土早期温度高，或者水灰比较低的情况下都会加剧引起开裂，因为这时混凝土的泌水率明显减小，表面蒸发的水分不能得到补充，混凝土这时候一般尚处于塑性状态，稍微一点应力都会造成表面的开裂。因为裂缝的产生，更多的水分加快蒸发，更加剧了裂缝的扩展。

2.2 混凝土的温差裂缝

混凝土浇筑后，由于水泥水化会产生大量热量，特别是大体积混凝土，由于产生的热量不能及时散失而堆积在一起，导致混凝土内部温度往往在70℃以上，甚至能达到90℃。由于大体积混凝土内部温度不易散失，而相对靠近混凝土表面的部分由于外界环境的影响温度散失相对较快，并且距离混凝土表面部分会随着周围环境的影响有一定的波动，致使混凝土内外温度不均匀，产生较大温差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。此时混凝土龄期很短，抗拉强度很低，当两种应力的作用超过混凝土的极限抗拉强度时，导致混凝土产生裂缝。这种裂缝一般发生在混凝土浇筑后3 d左右，随着时间推移，混凝土温度达到混凝土体温度和水化热温升的顶点后，温度开始下降，由于降温产生收缩，再加上混凝土硬化过程中，内部拌合水的水化和蒸发以及胶质体的胶凝等作用，使混凝土加剧收缩。混凝土的这些收缩受到结构本身的约束，也会产生很大拉应力，造成混凝土开裂。

2.3 其他造成混凝土裂缝的原因

由于混凝土骨料中碱活性成分造成的碱骨料反应。

3 混凝土裂缝的控制措施

3.1 混凝土质量控制措施

严格控制各项原材料的质量，控制混凝土中总碱含量，避免碱骨料反应的发生。

水泥选用比表面积在350 m2/kg左右，水化热较低，碱含量低，石膏含量较小的水泥，经过试验选用曲寨普通硅酸盐水泥，比表面积348.6 m2/kg，碱含量0.45%，熟料含量 7.36%，混合材掺量 8.95%。

粗骨料在混凝土中所占比例一般在绝对体积的80%～83%左右，在选择时，应选择线性膨胀系数小，岩石弹性模量低，表面清洁无包裹层、级配良好、碱含量低的碎石。经试验，选用井径碎石，连续粒级5mm～31.5mm，含泥量0.1%，泥块含量0%，压碎指标5.1%。

细骨料应选用细粉含量在15%～18%之间，含泥量和泥块含量小的中砂，经过试验，选用正定南楼中砂，含泥量1.1%和泥块含量0.5%，细粉含量16%。

外加剂选用具有高效减水和引气符合型外加剂，减少混凝土的用水量，改善混凝土的工作度，提高硬化混凝土的力学性能和耐久性能。经试验，选用石家庄克罗曼公司生产的高效聚羧酸符合外加剂，减水率28%，28 d抗压强度比176%，28 d收缩率比76%，外加剂掺量1.0%。

混凝土的初始温度和温度的变化对混凝土裂缝非常敏感。配合比设计考虑双掺法，掺加粉煤灰和高性能矿粉，减少水泥用量，降低混凝土早期水化热，在配合比中掺加20%华奥电力Ⅰ级粉煤灰，掺加天力S95级矿粉，掺量为15%。粉煤灰和矿粉的掺加减少了水泥用量，降低了混凝土早期水化热，对混凝土后期强度增长有明显作用。

该工程施工时间为3月份，各项原材料温度均不高，不再采用原材降温的方法降低混凝土的出机温度。保证混凝土的出机温度与环境温度的温差不超过15℃。

3.2 施工控制措施

大体积混凝土施工的整个阶段必须不断测量混凝土各个部位的内外温度，以便准确了解混凝土内部温度情况，以解决混凝土构件外部养护条件。混凝土测温点布置在中心、边缘等各处，每个测温标竿设3个测温点。分别位于构件中部，构件的上下边缘。混凝土浇筑完毕一周内，每2 h测量一次，将混凝土构件内部与表面、表面与大气温度的温差控制在25℃以内。

由于夜间温度较低，与混凝土体温差大，所以施工时间安排在白天进行，模板支护应严密，模板间填缝材料要充分，尽量减少漏浆情况。在保证混凝土和易性前提下，尽量减少砂率，控制混凝土胶骨比在1∶3以上。

由于本工程构件长度较大，中间不留施工缝，并且一次浇筑完毕，经过研究，采用由两边向中间浇筑的方法进行浇筑(见图1)，同时在浇筑到构件中部时，在混凝土中掺加6%膨胀剂，利用微膨胀作用，减少构件由于过长，容易产生伸缩裂缝的危害。

图1 混凝土浇筑示意图

采用二次振捣。混凝土二次振捣能否取得预期效果的关键是确定合理的振捣时间。如果距离初次振捣时间间隔过短，则效果不明显;如果时间间隔过长，特别是在混凝土初凝后，超出了重塑时间范围，则会破坏混凝土结构，影响混凝土质量。为了确定时间，在试验室测量混凝土的凝结时间试验，根据试验室测定，当混凝土坍落度在50mm左右时，距离混凝土初凝还有1 h左右，所以现场留置混凝土试样测量混凝土的坍落度，当达到50mm左右时，进行二次振捣。振捣的幅度要轻于第一次振捣。

混凝土收面立即覆盖进行养护，覆盖层为一层塑料薄膜加棉被。减少混凝土干燥收缩裂缝的产生，在混凝土养护用水方面，在现场放置大型储水桶，将放置自来水，并进行适当调整，尽量让水温接近由混凝土测温装置测得的混凝土外测温度。混凝土拆模时间适当延长，将温差控制在25℃以内，减少混凝土表面热扩散，延长散热时间，减少混凝土表面温度梯度，防止表面裂缝，保证温度缓慢升降，充分发挥混凝土徐变特性，降低温度收缩应力，混凝土洒水养护不少于14 d。

从测温记录来看，混凝土中心与表面温度升降基本同步，中心最高温度出现在浇筑混凝土后第3天，最高温度为58.8℃，混凝土外侧温度最高为35.9℃，混凝土中心与覆盖物下之间温差最大为22.9℃，覆盖物下与环境温差最大为19.5℃，均控制在25℃之内，有效控制了温差梯度。

4 结语

该工程施工拆模后，经现场检查未出现裂缝，达到预期目的。大体积混凝土施工质量的好坏，最重要的是准备工作，从设计、原材料、搅拌、运输、浇筑、振捣、养护、测温等过程进行预控制，提前进行混凝土配比的确定、浇筑前热功计算、编制合理的实施计划以及浇筑后裂缝控制计算、保温材料的选择及厚度计算都对混凝土的最终质量有着重要作用，是不能被忽略的。因而，在大体积混凝土的施工过程中，大体积混凝土施工方案的成功与否，将直接影响大体积混凝土施工质量。

建筑工程质量受到施工过程中各个环节的影响，整个施工阶段的工作要求各方人员积极配合，认真研究分析，做好事前控制、事中控制和事后控制，针对质量影响因素，采取积极控制措施，加强预控，以不断提高企业管理人员的综合素质，适应不断变化的建筑市场。

［1］ 张亚兴.浅谈大体积混凝土裂缝控制［J］.山西建筑，2010，36(12):147-148.