浅谈大体积混凝土裂缝控制措施

石鹏俊

摘 要：在大体积混凝土结构施工中，混凝土裂缝的控制是一个很重要的课题。由于大体积混凝土结构的截面尺寸较大，由外荷载引起裂缝的可能性很小，但水泥在水化反应中释放的水化热所产生的温度变化和混凝土收缩的共同作用，会产生较大的温度应力和收缩应力，这将成为大体积混凝土结构出现裂缝的主要因素。

关键词：大体积；混凝土；裂缝；控制

随着国民经济的发展和建筑技术的提高，大型建筑物不断增多，高层建筑基础和大型桥梁墩 、承台和悬索桥锚碇混凝土结构尺寸较大，大体积混凝土施工越来越普遍，但是，大体积混凝土表面易出现纵横交错的裂缝，影响混凝土外观质量，严重者会出现深入和贯穿性的裂缝 ，往往会降低结构的耐久性 ，削弱构件的承载力，可能危害到建筑物的安全使用。所以，如何采取有效措施防止大体积混凝土开裂，是工程界普遍关注的一个问题。

1 大体积混凝土的界定

大体积混凝土是指最小断面尺寸大于1m 以上的混凝土结构。与普通钢筋混凝土相比， 具有结构厚， 体形大、混凝土数量多、工程条件复杂和施工技术要求高的特点。

大体积混凝土在硬化期间， 一方面由于水泥水化过程中将释放出大量的水化热， 使结构件具有“热涨”的特性； 另一方面混凝土硬化时又具有“收缩”的特性， 两者相互作用的结果将直接破坏混凝土结构， 导致结构出现裂缝。因而在混凝土硬化过程中，必须采用相应的技术措施， 以控制混凝土硬化时的温度， 保持混凝土内部与外部的合理温差， 使温度应力可控， 避免混凝土出现结构性裂缝。

2 大体积混凝土裂缝形成的原因

混凝土裂缝和产生的原因主要有两类 ：一是结构型裂缝 ，是由外荷载引起的，为受力裂缝 ；二是材料裂缝，是非受力变形引起的。大体积混凝土一般在未受力时就产生了裂缝，基本上是第二类裂缝，即材料本身产生的裂缝 。其主要原因有以下几方面：

（1）温度应力引起裂缝（温度裂缝）

混凝土是一种由砂石骨料 、水泥 、水及其它外加材料混合而成的非均质脆性材料 ，由于施工和本身变形约束等一系列因素，硬化成形的混凝土存在着众多的微孔隙、气穴和微裂纹 。大体积混凝土浇筑后 ，在水泥硬化过程中产生大量的水化热，因体积较大，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，而混凝土表面温度为外界环境温度，这样就形成了内外较大的温差 。较大的温差使内外热胀冷缩的程度不一致，使混凝土产生一定的拉应力 。当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，出现裂缝。

（2）沉陷裂缝 沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软，或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致。或者因为模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致混凝土出现沉陷裂缝。

（3）干燥收缩混凝土硬化后 ，在干燥的环境下 ，混凝土内部的水分不断向外散发 ，引起混凝土由内向外的干缩变形裂缝 。

（4）塑性变形水泥活性大 ，混凝土温度高 ，或水灰比较小时会加剧引起开裂，这是因为混凝土泌水减少，表面水分不能及时补充，这时混凝土处于塑性状态 ，稍微受到一些拉力，表面就会出现不均匀的裂缝 ，裂缝出现后，混凝土内水分蒸发进一步加大，裂缝进一步扩大。

（5）其他因素的影响 地基的不均匀沉降、混凝土配合比不良、碱骨料反应裂缝和钢筋锈蚀等其他不利因素，也会使混凝土产生裂缝，因此应从各个方面综合控制。

3 减少大体积混凝土裂缝的措施

裂缝会加速混凝土碳化和钢筋锈蚀，并产生恶性循环，严重破坏混凝土结构的安全性和耐久性，给工程造成严重损失，所以裂缝控制显得尤为重要。裂缝控制的主要技术措施涉及从设计到施工乃至后期养护的整个过程，应注意以下几个方面：

3.1 选择优化配合比

优化混凝土配合比，选用良好级配的骨料，严格控制砂石质量，降低水灰比，并在混凝土中掺加粉煤灰和外加剂等，以降低水泥用量，减少水化热，以降低混凝土温升，从而可以降低混凝土所受的拉应力。

3.2 选择合适水泥和严格控制水泥用量

为减少水泥用量，优先采用52.5R、42.5R普通硅酸盐水泥等高标号水泥。选用低热水泥，减少水化热，降低混凝土的温升值。并尽量选用后期强度（90或120天）进行配合比设计，降低水泥用量，并延缓峰值。在满足设计强度和混凝土可泵性的前提下，将42.5R水泥用量控制在450kg/m3，52.5R水泥用量控制在360kg/m3，以降低混凝土最高温升，降低混凝土所受的拉应力。

3.3 采用切实可行的施工工艺

根据泵送大体积混凝土的特点，采用“分段定点，一个坡度，薄层浇筑，循序推进，一次到顶”的施工方法。这种自然流淌形成斜坡混凝土的方法，能较好地适应泵送工艺，避免混凝土输送管道经常拆除、冲洗和接长，从而提高泵送效率，保证上下层混凝土浇筑间隔不超过初凝时间。根据混凝土泵送时自然形成一个坡度的实际情况，在每个浇筑带的前后布置两道振动器，第一道布置在混凝土出料口，主要解决上部混凝土的振实；由于底层钢筋间距较密，第二道布置在混凝土坡脚处，以确保下部混凝土密实。

3.4 加强混凝土浇筑后的养护

混凝土浇筑后，应尽快回填土。土是混凝土最好的养护材料之一。目前这是混凝土保温保湿养护的最有效方法，对预防裂缝是非常有益的。如采用蓄水法保温养护，在混凝土施工期间可通入冷却循环水，以便加快承台内部热量的散发。如采用内散外蓄综合养护措施，可有效降低混凝土的温升值，且可大大缩短养护周期，对于超厚大体积混凝土施工尤其适用。

3.5 改进施工技术

施工时加强插筋附近混凝土的振捣、抹压、养护。由于钢筋是热的良导体，易产生大的温度梯度，这是容易产生裂缝的一个主要部位。加强初凝前的抹压，以消除初期裂缝，并加强早期养护，提高混凝土抗拉强度。

3.6 加强技术管理

加强原材料的检验、试验工作。施工中严格按照施工方案及技术交底的要求指导施工，明确分工，责任到人。加强计量监测工作，定时检查并做好详细记录。认真对待混凝土浇筑过程中可能出现的冷缝，并采取措施加以杜绝。在变截面施工前，一定要加强预测，并保证预测的科学性。同时在实施过程中，要切实落实施工方案。

3.7 其他改善意见

大体积混凝土采用泵送工艺，泵送过程中，常会发生输送管堵塞故障，故提高混凝土的可泵性十分重要。须合理选择泵送压力，泵管直径，输送管线布置应合理。泵管上须遮盖湿麻袋，并经常淋水散热。混凝上中的砂石要有良好的级配，碎石最大粒径与输送管径之比宜名1：3，砂率宜在40%-45%间，水灰比宜在0.5-0.55间，坍落度宜在15-18cm间。及時与气象台取得联系，掌握天气情况。由于大体积混凝土承台连续浇筑，故浇筑现场须设防雨棚，并在基坑四周，设置盲沟和集水井。

在大体积混凝土施工时， 准确计算混凝土拌和温度、混凝土出机温度、混凝土绝热温升、混凝土内部实际温度、混凝土表面温度及混凝土内部与表面温差， 有利于选取适宜的施工工艺、采取相应的降温与养护措施， 从而避免出现混凝土温度裂缝， 以保证混凝土结构的工程质量。

参考文献

[1]徐子英，赵艳峰，李迎新.关于大体积混凝土裂缝控制措施[J].科技创新导报，2009.

[2]黄国兴，惠荣岩.混凝土的收缩[J].北京：中国铁道出版社，1999.

[3]朱伯芳.大体积混凝土温度应力与温度控制[J].北京：中国电力出版社，1999.

[4]张沛伟.大体积混凝土裂缝分析与施工技术控制研究[J].中国高新技术企业，2009，（9）.