大体积混凝土裂缝的成因与防治技术

摘 要：近年来，随着工业与民用建筑中对大体积混凝土的广泛应用。大体积混凝土宽、长、高均在1米以上，主要存在于基础底板、结构梁、大型设备基础等部位。在施工过程中，这些部位的施工工艺、施工质量要求很高，混凝土中裂缝的出现严重影响到混凝土结构的整体性，从而影响到混凝土结构的安全使用。因此在大体积混凝土施工过程中，怎样控制大体积混凝土的温度应力及温度的控制是至关重要的，也是必要的。

关键词：大体积混凝土裂缝；成因；防治技术

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.093

1 大体积混凝土裂缝的成因

造成大体积混凝土出现裂缝的因素是多方面的而且是复杂的。

1.1 混凝土原材料

混凝土在凝结硬化中，水泥水化产生大量水化热，大体积混凝土自身体积又厚又大，内部热量不宜散发，造成混凝土内部与表面有温差过大，产生拉应力，当拉应力大于混凝土的极限强度时，导致混凝土表面开裂，生成裂缝。

由于混凝土浇筑体内外温差是由水泥水化热引起，水泥水化热在短时间内不容易散发导致混凝土内部有温度梯度，加剧了内部层间约束及表层混凝土内部所受拉应力作用。而导致表层混凝土开裂或构件发生裂缝。

1.2 混凝土施工质量

混凝土浇筑量大，振捣不密实均匀；或混凝土供应不足，前后分层在混凝土初凝之后，导致混凝土内部出现冷缝。

1.3 混凝土养护

混凝土表面养护不及时不到位，风吹日晒；外界气温骤降时混凝土覆盖保温措施不严密，内部与表面温差过大。

1.4 结构型式及构造

结构体积大，承受荷载大；内部受力复杂。形状突变处没有妥善处理。

2 防治大体积混凝土裂缝的材料控制

2.1 水泥

为了减少温差降低水化热就要采用早期水化热低的水泥，由于水泥的水化热取决于矿物成分和细度，因而要降低水泥的水化热应选择矿物成分和调整水泥的细度模数，试验表明，水泥中铝酸三钙和硅酸三钙含量高，水化热就高，在施工中，优先选用水化热低的中、低热硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥，施工中所用水泥其3天水化热不宜超过240kJ/kg， 7天水化热不宜超过270kJ/kg。同时适当降低水灰比，减少水泥用量。

2.2 掺合料和外加剂

掺用混合材料。适当掺用粉煤灰混合材料可提高和易性降低水化热，降低混凝土的绝热温升、提高混凝土抗裂能力，在混凝土中掺入粉煤灰代替水泥用量，对混凝土温度控制起到缓减作用，但粉煤灰的参量不宜过多，粉煤灰的比重小于水泥的比重，振捣后粉煤灰极易浮在混凝土的表面，造成表面强度较低产生收缩裂缝，因而我们在工程中根据具体试验情况确定粉煤灰的掺量。

大体积混凝土配制根据要求不同可掺入缓凝、减水等外加剂，但在施工前一定要做好试配工作，按配合比的要求控制外加剂用量。在混凝土中掺加适量的缓凝剂，混凝土浇筑后，延缓混凝土水化热峰值出现的时间，可以让更多的热量通过界面散失出去，延长混凝土的凝结时间从而减少裂缝的出现。在混凝土中掺加适量的减水剂，保持混凝土一定强度时能减少水泥用量，降低水灰比，改善混凝土的和易性，达到水灰比的降低及水泥用量的减少对防止混凝土开裂是有利的。

2.3 粗细骨料

在泵车输送管及钢筋间距的允许下，尽量扩大粗骨料的粒径，因为粗骨料粒径越大，级配越好，孔隙率和总表面积越小，水泥用量就越小。另外控制砂子的含泥量，含泥量越大，收缩变形就越大，裂缝就越严重，故此细骨料尽量使用含泥量合格的中粗砂。

2.4 水

在混凝土拌合水中加入一定数量的冰块，使混凝土入模温度降低到规范要求值。

3 大体积混凝土施工技术措施

由于大体积混凝土形体庞大，混凝土浇筑量大，结合实际工程采取一系列必要有效技术控制措施。主要包括满足混凝土工程设计配合比强度指标和抗渗性能指标、设计构造要求、混凝土原材料选择、混凝土拌合、运输、浇筑，混凝土的保温保湿养护以及选择合理温控措施等等。

3.1 优化混凝土配合比控制

大体积混凝土配合比设计对收缩裂缝的产生的影响是十分重要的，主要表现为水灰比、砂率及单位体积水泥用量。大体积混凝土配合比的控制严把材料进场质量关，应符合工程设计的强度等级、耐久性、抗渗性、体积稳定性，合理使用材料、减少水泥用量、降低混凝土绝热温升值等。严格控制混凝土从出厂到施工工地的运输时间，中途严禁加水。现场对拌合物塌落度等进行检查，必要时其配合比设计应当通过试泵送验证。

在设计混凝土配合比时，应根据控制混凝土温升值的要求，提出混凝土制备时粗细骨料和拌合用水及入模温度控制的技术措施，如骨料用水冲洗降温；采用冰水拌合混凝土，避免暴晒等等。

不良原配合比会产生混凝土收缩，引起开裂。因而当原材料变化时应重新确定配合比，特别是要加强雨季原材料含水量的计量与控制。商品混凝土水灰比宜为0.4-0.6，最小水泥用量宜为300kg/m3，砂率宜为38%-45%。

3.2 制定混凝土浇注方案

针对混凝土结构的形式和特点选用不同的施工顺序和浇筑方案。特别长的大体积混凝土应征得设计单位同意后浇带、跳仓法或变形缝等措施，避免结构不出现有害裂缝的出现。浇筑时严格控制混凝土的入模温度，安排好混凝土的分层顺序。浇筑时若外界气温过高，可采用在输送管上加盖草袋并喷冷水的方法。

大体积混凝土浇注前必须将模板支撑进行全面检查，同时浇筑前应组织有关人员一起，将混凝土浇筑顺序做详细交底，施工时宜从低处沿长边自一端向另一端进行，可以选择整体分层连续浇筑施工或推移式连续浇筑施工的方式，保证结构的整体性。浇筑过程中不得随意留置施工缝和任意改变浇筑方向，为防止停电或机械故障等情况发生，施工现场备用一台泵车和一台发电机。endprint

3.3 改进搅拌工艺，加强振捣

超长大体积混凝土应征得设计单位同意采取变形缝、后浇带或采取跳仓法施工，控制结构不出现裂缝。每一次浇筑混凝土都要做好人力、机械设备的组织安排，确保连续正常进行并尽快完成浇筑。混凝土振捣时应全部振捣到位保证上下层混凝土结合良好，提高混凝土与钢筋的握裹力。同时大体积混凝土还应，浇筑面及时进行二次抹压处理，减少表面收缩裂缝，增加混凝土的密实度，提高抗裂能力和均匀性。

为确保混凝土的均匀和密实，提高混凝土的抗压强度，应配备有经验的技术工人从事混凝土的振捣工作，关健部位还应有质监人员进行监督，使用插入式振动棒，插点均匀排列，不得遗漏，振捣期间距控制在300mm～400mm，振动棒插入深度也必须控制好，底层应插到钢筋底部，以后每层在下层混凝土初凝前插入到表面下5～10cm，每点振动时间以混凝土表面不再泛泡为止。为提高混凝土与钢筋的握裹力，提高混凝土的抗裂性，增加混凝土的密实度，排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部生成的水分和空隙，我们还应采取二次复振二次抹压工艺。

3.4 混凝土温度控制

大体积混凝土的温度应力是造成构件裂缝的一个很主要的因素，为了降低混凝土的内外温差，控制混凝土入模温度和浇筑施工温度是一个很重要的措施。

（1）控制浇筑入模温度。对大体积混凝土在温度较高的季节施工时，对骨料在浇筑、储存、运输过成中应采取冷凝水降温和遮阳网搭凉棚等措施，从而减低混凝土的入模温度。同时应避开炎热的天气选择较为适宜的气温进行浇筑。夏季可采用加入冰水的水或气温低的地下水拌合混凝土。预埋水管或采取强制通风措施都能加速模内热量散发，是降低混凝土入模温度的有效措施。

（2）控制混凝土浇筑施工温度。大体积混凝土浇筑分层厚度不大于30～50cm，浇筑时须密实振捣，间距均匀，振捣范围及力波重叠二分之一为宜，混凝土浇筑振捣后1～2小时可进行二次振捣，为提高结构抗剪性能和整体性，防止纵向施工缝，要在下层混凝土在初凝前与上层混凝土紧密结合。浇筑结束后，表面抹平压实，避免表面裂缝。

（3）加强混凝土的温度监测工作。为了控制裂缝的产生，应对原材料、混凝土拌和，入模和浇筑温度进行系统的监测，为出现异常情况能及时调整温控措施，我们应做到信息化温控施工，各层混凝土温控监测工作在混凝土浇筑前就开始进行并保持连续不间断。在混凝土浇筑后的前最初3天每2-4h测温一次，3天后每6h小时测温一次并持续3天；6天后每12小时测温一次直至混凝土内外温差趋于稳定停止测温工作。可采用专人多点监测或热敏温度计监测，达到随时掌握和控制混凝土内的温度变化。

在施工测温中，当混凝土浇筑体温度在控制要求内，则正常浇筑混凝土；当混凝土浇筑体的里表温差大于25℃或浇筑体表面与大气温差大于20℃时，测温人员要及时报告工地技术质量负责人，由有关人员根据实际情况及时采取措施降低浇筑温度，加强保温或延缓撤除保温材料时间等来控制温差，达到有效控制有害裂缝的出现。

3.5 加强大体积混凝土的保温养护措施

大体积混凝土浇筑完成后，应做好保温保湿养护工作。可根据工程的具体情况，采用薄膜加草袋或蓄水的养护方法。在夏季高温季节为保证混凝土强度正常增长，防止混凝土表面裂缝的产生，立即用塑料薄膜或麻袋等覆盖，保证覆盖物完好无损，做到潮湿养护。潮湿养护的持续时间一般不少于14天。夏季应注意保湿避免暴晒；冬季为避免发生急剧的温度梯度变化采取保温覆盖措施。应经常检查塑料薄膜或养护剂涂层的完整情况，保持混凝土表面湿润。

4 结语

总之，在大体积混凝土的施工中，通过合理选择和控制混凝土的用料、合理选择温控措施、严格控制浇筑质量、做好温度检测工作及加强养护措施等多方面采取有效技术措施，同时在施工实践中要不断总结经验，不断提高施工技术水平和更新施工工艺，完全可以控制大体积混凝土温度裂缝和施工裂缝的发生。

作者简介：王新成（1972-），男，工程师。endprint