大体积混凝土的裂缝原因分析与防治措施

杨 海 文

(山西省第二建筑工程公司，山西 太原 030013)

大体积混凝土的裂缝原因分析与防治措施

杨 海 文

(山西省第二建筑工程公司，山西 太原 030013)

主要对大体积混凝土裂缝的产生形式及原因进行了分析，并从技术、施工、养护、温度等角度出发，探讨了大体积混凝土裂缝的控制措施，以采取科学合理的施工技术，从而保证大体积混凝土的施工质量。

大体积混凝土，裂缝，温度，控制

0 引言

由于大体积混凝土截面体积大、强度等级高，水泥用量大等特点，造成水泥水化热较大，混凝土内部温度升温快，难以短时散发热量，与表面混凝土的温差大，超出正常温差范围，从而引起裂缝，对混凝土的质量形成严重的危害。因此如何控制好混凝土的温度是大体积混凝土施工中必须解决的首要问题，是保证混凝土质量的根本。

1 混凝土裂缝形成原因及形式

大体积混凝土的温度变化过程由温升期、降温期和稳定期等三个阶段组成。混凝土浇筑后，在温升期由于混凝土截面体积大、强度等级高、水泥用量大等因素，形成内部温度提升快，且内部温度由于混凝土导热性能随热传导距离呈线性衰减而散发慢。大部分水化热将积蓄在浇筑体内，无法快速散热，使体内温度上升过高。从而必然引起温度变形，在降温期，在外部约束力的作用下，由于内胀外缩，产生温度应力。混凝土的抗拉强度小于混凝土温度拉应力时，就会有裂缝产生。大体积混凝土温度裂缝的形式主要有表面裂缝、深层裂缝和贯通裂缝。

1)表面裂缝：混凝土浇筑后，由于混凝土结构尺寸相对较大，混凝土内部水化热温升大，不容易散失，表面温度散失快，形成内胀外缩，表层产生拉应力。假设混凝土内处于内外温度平均值的点应力为零，那么高于平均值的点为压应力，低于平均值的点为拉应力，当表层温度拉应力超过混凝土的允许抗拉强度时，将形成表面裂缝。

2)深层裂缝：在表层裂缝的基础上，由于混凝土降温的过程较长，在混凝土体内部温度场复杂，出现脱离基础约束范围以外的裂缝，裂缝向纵深发展，形成了深层裂缝。

3)贯通裂缝：混凝土在冷却收缩时在外部约束力的作用下，浇筑体对基础产生挤压，基础对混凝土则产生大小相等、方向相反的拉应力，当此拉应力大于混凝土的抗拉强度，则引起贯穿裂缝。

由此可知，大体积混凝土产生表面裂缝、深层裂缝及贯穿裂缝，都对混凝土的抗渗性、整体性、稳定性、耐久性方面有严重的危害。为保证混凝土的浇筑质量，应通过对混凝土的拌和温度、入模温度、原材控制、配比控制、外加剂的掺用、施工控制等各方面进行有效控制，起到降低混凝土内部的水化热温升对混凝土温度变化引起裂缝的影响，减少混凝土因温度引起的裂缝产生。

2 大体积混凝土的裂缝控制措施

2.1 技术控制

1)混凝土浇筑前根据其结构类型、环境因素、浇筑顺序、工艺要求、强度要求等确定配合比及编制浇筑方案。

2)做好浇筑前的各项保障工作，避免出现紧急停电、停水、交通不畅等突发情况，确保均匀、连续浇筑，避免出现施工缝和薄弱层面，影响混凝土的施工质量。

3)浇筑前应将模板内杂物清除干净，并浇水润湿。

4)对水、电管线、预埋件的位置、数量及测温导线、盘管的设置进行验收，并在测温导线处设立临时标志。

5)对每车混凝土进行坍落度测量，做好详细的施工记录。

2.2 施工控制

1)施工前，做好各项隐蔽验收工作，及时了解天气情况，避免在雨雪天气进行浇筑。

2)混凝土浇筑前做好各项准备工作，人员、机械、材料及保温设施要到位，连续浇筑要安排好夜间照明。

3)基础混凝土浇筑采取分段分层或斜面分层连续浇筑，利用混凝土层面散热，降低大体积混凝土的温度。为防止因供应不及时或自然流淌太大而造成冷缝，控制混凝土的坍落度使混凝土的自然流淌不超过7∶1，分层厚度控制在300 mm内，为保证混凝土在初凝之前被上层混凝土覆盖，将混凝土的初凝时间控制在2 h～3 h内。

4)振捣手必须经过培训，清楚分层厚度、振捣时间、振捣标准，并能够严格执行。振捣手应指挥布料、严格控制布料时机，在未振捣完毕前不得布料。

5)振捣作业中，振捣点要均匀排列，工地上使用的振捣棒的有效振动半径一般为R=20 cm～30 cm，所以每振点的距离为1.5R=50 cm左右。

振捣棒移动间距应小于50 cm，振捣器应插人下层混凝土5 cm，不得振模振筋，不得碰撞盘管、各种埋件、铁件、止水带等。每一振点的延续时间以表面出现浮浆和不再沉落为度，为增加混凝土的密实度和均匀性，应在浇筑后一段时间内，一般在20 min左右对混凝土进行二次复振，从而避免因混凝土不密实造成塌陷裂缝。

6)浇筑时备用一台水泵，及时抽掉因振捣产生的泌水，防止混凝土离析。

7)混凝土浇筑后，应用人工在混凝土终凝前进行多次抹压，收平拉毛后采用塑料膜密封覆盖，以便减少混凝土表面收缩龟裂。

2.3 温度控制

1)做好混凝土原材控制，有效降低混凝土的入模温度。

a.为减少水泥水化热量，防止发生裂缝，混凝土配置可采用矿渣或火山灰类低水化热的水泥，采用掺粉煤灰的方法控制其最小水泥用量不超过275 kg/m3。但粉煤灰的掺量不大于15%。

b.混凝土坍落度宜控制在(140±20)mm，入泵前坍落度每小时损失值不应大于30 mm，坍落度总损失值不应大于60 mm。

c.采用高效外加减水剂减少水泥用量，使28 d龄期混凝土的发热量减少。

d.改善骨料级配，增大骨料粒径，以减少每立方米混凝土的水泥用量。

e.对骨料进行预冷。采用加冰或加冰水拌和混凝土，当加冰拌和不能满足要求时，通常采取骨料预冷的办法。例如在浇筑面上搭凉棚。

2)加速混凝土散热。

a.采用斜面分层浇筑可增加散热面，自然散热冷却降温，适当延长间歇时间，延长散热时间。

b.在混凝土内预埋连通冷却水管，通过盘管冷水循环进行降温。将内部热量排出，减小温差幅度，使内外温差控制在25 ℃以内，浇筑后进行不少于一周的湿润养护，减小水分散发过快造成的表面开裂。

2.4 养护控制

1)混凝土浇筑后，为防止面层起粉及塑性收缩产生开裂，在泌水结束、初凝前应进行多次搓压，并在终凝前对表面进行收平拉毛，边收面边覆盖一层薄膜，然后在塑料薄膜上覆盖保温材料进行养护。

2)养护时间要求：对混凝土强度等级C60及以上的混凝土、抗渗混凝土，大掺量矿物掺合料及缓凝型外加剂配制的混凝土，其养护时间不应小于14 d。对采用矿渣硅酸盐水泥或硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥配置的混凝土，其养护时间不应小于7 d。

2.5 测温控制

1)在混凝土施工和浇筑完2周内，应按时测定混凝土内外温差；连续测设混凝土表面温度、大气温度、浇筑体内部温度，发现温度变化范围超出可控值时，及时采取必要的防护措施，防止因温度应力造成混凝土的表面裂缝和贯穿裂缝。

2)混凝土测温点的布置、测温时间频率的确定。混凝土入模温度不宜大于30 ℃，施工中，入模温度的测量，每班不少于2次。混凝土浇筑最大温升不宜大于50 ℃。在覆盖养护阶段，混凝土体表以内40 mm～100 mm位置处的温度与混凝土体表面温度差值不应大于25 ℃，结束覆盖养护或拆模时混凝土体表以内40 mm～100 mm位置处的温度与混凝土体表面温度差值不应大于25 ℃。混凝土浇筑体内部相邻两测温点的温差值不应大于25 ℃。混凝土降温速率不宜大于2 ℃/d。

a.测温点布置应沿混凝土浇筑体厚度方向在浇筑体的底部、中部和表面设置温度测点，基础表面内 40 mm～80 mm 位置；每个剖面的测温点宜竖向、横向对齐，且不宜大于1.0 m；每个剖面横向设置的测温点不应少于4处，间距不应小于0.4 m且不应大于10 m。

测点必须具有代表性和可比性。

b.所有测温孔均应编号，进行混凝土内部不同深度和表面温度的测量。

c.测量混凝土温度时，根据现场条件，可采用热电偶、热敏电阻等预埋式温度计检测混凝土的温度。测温计应设置在测温孔低于面层3 mm以下，防止受到外界气温的影响，造成温度计量不准确的后果。

d.测温过程中应根据温度记录及时描绘出各点的温度变化曲线和断面的温度分布曲线。

e.测温频率：在混凝土浇筑后的前4天即温度上升阶段每2 h～4 h测一次，温度下降阶段的3 d时间内每8 h测一次，第8天至测温结束每12 h测一次。

f.测温结束时间：在混凝土温度下降，混凝土面层下40 mm～100 mm 位置的温度与环境温度的差值小于20 ℃时，可停止测温。

温度控制是大体积混凝土防治裂缝的前提条件，在施工中应根据工程实际情况进行科学的研究分析，制定切实可行的施工方案，从原材，工艺，施工等各个方面采取措施降低混凝土内外温差，这样就能够有效地控制混凝土裂缝的产生，从而保证大体积混凝土的质量。

[1] GB 50666—2011，混凝土结构工程施工规范[S].

[2] 王玉锁.大体积混凝土裂缝成因及控制技术研讨[J].山西建筑，2014，40(6)：113-114.

On analysis of reasons for cracks on large concrete and prevention measures

Yang Haiwen

(ShanxiSecondArchitecturalEngineeringCompany,Taiyuan030013,China)

The paper mainly analyzes the forms and reasons for large concrete cracks, and explores the sound controlling measures of the large concrete cracks from techniques, construction, and maintenance, temperature, so as to adopt scientific and reasonable construction techniques and ensure the construction quality of large concrete.

large concrete, crack, temperature, control

2014-11-28

杨海文(1968- )，男，工程师

1009-6825(2015)04-0105-02

TU746.3

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