大体积混凝土施工及控制裂缝的探讨

陈业辉　冯吉昌

摘要：工程时常涉及到大体积混凝土施工，它主要的特点就是体积大，它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。要做好大体积混凝土的施工，必需对其特点进行分析。

关键词：混凝土；裂缝；预防；处理

1 大体积混凝土裂缝产生的原因

1.1 水泥水化热

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。由于大体积混凝土截面厚度大，水化热聚集在结构内部不易散失，使混凝土内部的温度升高。混凝土内部的最高温度，大多发生在浇筑后的3～5d，当混凝土的内部与表面温差过大时，就会产生温度应力和温度变形。温度应力与温差成正比，温差越大，温度应力也越大。当混凝土的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时，便开始产生温度裂缝。

1.2 约束条件

大体积钢筋混凝土与地基浇筑在一起，当早期温度上升时产生的膨胀变形受到下部地基的约束而形成压应力。由于混凝土的弹性模量小，徐变和应力松驰度大，使混凝土与地基连接不牢固，因而压应力较小。但当温度下降时，产生较大的拉应力，若超过混凝土的抗拉强度，混凝土就会出现垂直裂缝。混凝土内部由于水泥水化热而形成中心温度高，热膨胀大，因而在中心产生压应力，在表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度值和钢筋约束作用时，就产生裂缝。

1.3 外界气温变化

大体积混凝土在施工期间，外界气温的变化对大体积混凝土的开裂有重大影响。混凝土内部温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温度和混凝土的散热温度三者的叠加。外界温度越高，混凝土的浇筑温度也越高。外界温度下降，尤其是骤降，大大增加外层混凝土与混凝土内部的温度梯度，产生温差应力，造成大体积混凝土出现裂缝。温度应力是由于温差引起温度变形造成的；温差愈大，温度应力也愈大。

2 大体积混凝土裂缝的控制措施

2.1 材料措施

2.1.1 水泥：水泥应尽量选用水化热低、凝结时间长的水泥，尽可能不使用高强度高细度的水泥。利用后期强度的混凝土，不得使用低热微膨胀水泥。对不同品种水泥用量及总的水化热应进行估算；当矿渣水泥或其他低热水泥与普通硅酸盐水泥掺入粉煤灰后的水化热总值差异较大时应选用矿渣水泥；无大差异时，则应选用普通硅酸盐水泥而不采用干缩较大的矿渣水泥。水泥应进行水化热检验，其7d水化热不宜大于250KJ/kg。

2.1.2 骨料：石子应连续级配，以5-l0mm含量稍低为佳，针、片状粒含量应≤15%。含泥量不得大于1%，泥块含量不得大于0.25%。应优先选用中、粗砂，其粉粒含量通过筛孔0.315mm不小于15%；对泵送混凝土尚应通过0.16mm筛孔量不小于5%为宜。砂的含泥量应不大于1%，泥块含量不大于0.5%。

2.1.3 水：自来水（饮用水），气温高时宜在水中加冰块。

2.1.4 掺合料：优先采用磨细矿粉，其比粉煤灰更具耐久性，更有效降低每立方混凝土中水泥用量。如采用粉煤灰则不应低于Ⅱ级，以球状颗粒为佳，粉煤灰的SO3含量不应大于3%。

2.1.5 膨胀剂：膨胀剂应选用一等品，膨胀剂供应商应提供不同龄期膨胀率变化曲线，膨胀剂的含碱量不应大于0.75%。

2.2 配合比

混凝土配合比设计应尽可能降低混凝土的干缩与温差收缩。在保证混凝土强度和抗渗性能的条件下应尽可能填加掺合料，粉煤灰应不低于二级，其掺量不宜大于20%，硅粉掺量不应大于3%。当有充分根据时掺合料的掺量可适当调高。送达现场混凝土的坍落度：泵送宜为80-140mm，其他方式输送宜为60-120mm，坍落度允许偏差±15mm，到达现场前坍落度损失不应大于30mm/h，总损失不应大于60mm。混凝土最小水泥量不低于300kg/m3，掺活性粉料或用于补偿收缩混凝土的水泥用量不少于280kg/m3。

2.3 施工措施

2.3.1 施工环境

（1）混凝土浇筑宜在300℃气温以内进行，当温度高于300℃时要采取相应降低温差及减少温度应力措施。

（2）浇筑混凝土应连续进行，当必须间歇时，其间歇时间宜缩短，并应在前层混凝士凝结之前，将次层混凝土浇筑完毕。

（3）石子用自来水冲洗，必要时用冰水降温。各种材料按设计配合比计量投料，控制在允许偏差内。按照石、水泥、砂、外加剂的次序投料，搅拌时间不少于120s。

2.3.2 浇筑方案

（1）混凝土浇筑可根据面积大小和混凝土供应能力采取全面分层、分段分层或斜面分层连续浇筑，分层厚度300-500mm且不大于震动棒长1.25倍。分段分层多采取踏步式分层推进，一般踏步宽为1.5-2.5m。斜面分层浇灌每层厚30-35cm，坡度一般取1：6-1：7。混凝土浇筑宜从低处开始，沿长边方向自一端向另一端推进，逐层上升。亦可采取中间向两边推进，保持混凝土沿基础全高均匀上升。浇筑时，要在下一层混凝土初凝之前浇筑上一层混凝土，避免产生冷缝，并将表面泌水及时排走。混凝土浇筑终了以后3-4h在混凝土接近初凝之前进行二次振捣然后按标高线用刮尺刮平并轻轻抹压。

（2）对大体积混凝土的施工，通常在适当的位置留出后浇带，其宽度一般为1000mm，当两侧的混凝土强度达到设计标准时，再浇筑混凝土，对于后浇带，其间钢筋不截断，和两侧是贯通的。而混凝土通常比两侧大一标号并且加膨胀剂。

2.3.3 养护措施

（1）保温养护作用：①减少混凝土表面的热扩散，减小混凝土表面的温度梯度，防止产生表面裂缝。②延长散热时间，充分发挥混凝土的潜力和材料的松弛特性。使混凝土的平均总温差所产生的拉应力小于混凝土抗拉强度，防止产生贯穿裂缝。

（2）保湿养护的作用：①刚浇筑不久的混凝土，尚处于凝固硬化阶段，水化的速度较快，适宜的潮湿条件可防止混凝土表面脱水而产生干缩裂缝。②混凝土在潮湿条件下，可使水泥的水化作用顺利进行，提高混凝土的极限拉伸强度。

2.3.4 温度控制

（1）测温点的布置——必须具有代表性和可比性。沿浇筑的高度，应布置在底部、中部和表面，垂直测点间距一般为500～800mm；平面则应布置在边缘与中间，平面测点间距一般为2.5～5m。当使用热电偶温度计时，其插入深度可按实际需要和具体情况而定，一般应不小于热电偶外径的6～10倍，测温点的布置，距边角和表面应大于50mm。

（2）测温延续时间自混凝土浇筑始至撤保温后为止，同时应不少于20d。测温时间间隔，混凝土浇筑后1-3d为2h，4-7d为4h，其后为8h。

（3）在测温过程中，当发现温度差超过25℃时，应及时加强保温或延缓拆除保温材料，以防止混凝土产生温差应力和裂缝。混凝土测温记录必须及时整理，根据测温结果，绘制混凝土时间——温度变化曲线，提出分析意见或结论，供今后类似工程参考。

参考文献

[1]孙占胜，贺志攀.浅议混凝土裂缝的预防与处理[J].现代企业教育2012年24期.

[2]黄晖.泵送混凝土裂缝的控制和处理措施[J].湖南工业职业技术学院学报2009年03期.

[3]陈忠，王洪涛.大体积混凝土温度裂缝产生的原因及控制措施[J].重庆电子工程职业学院学报2009年02期.

作者简介：陈业辉（1984，10-），男，河南新蔡人，助理工程师，工学学士，研究方向：房建施工。