建筑工程中大体积混凝土的裂缝防控

沈盈盈 施军

摘 要：随着社会的发展，技术的进步，大体积混凝土因其截面大、厚度大、具有更强的抗压性能而被广泛运用于建筑工程的基础底板、结构梁、大型设备基础等部位。也正是因为大体积混凝土截面大、厚度大的特点，使其更容易出现混凝土裂缝。本文将根据大体积混凝土的裂缝成因，从材料、施工、养护等几方面来探讨大体积混凝土施工时如何预防裂缝的出现。

关键词：大体积混凝土；裂缝；防裂

0 引言

大体积混凝土结构断面尺寸比较大，混凝土浇筑后，由于水泥水化作用释放大量的热量，使混凝土内部温度急剧上升，使混凝土内外会形成较大的温差，而混凝土是脆性材料，抗拉强度只是抗压的1/10左右，拉伸变形能也很小。当温度下降时，混凝土所受的拉应变超过其抗拉应变的能力就会产生开裂。由于大体积混凝土有以上的自身结构特点，国内外工程经验表明，要防止大体积混凝土出现危害性裂缝，需要精心设计、精心施工、精心养护。

1 大体积混凝土裂缝产生的原因

1.1 温度变形

温度应力是由温差引起的变形造成的，温差越大，温度应力也越大。大体积混凝土的内部温度主要由浇筑温度、水泥水化热等原因引起。水泥在水化过程中会产生一定的热量，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发，所以会导致大量的热量聚集，引起混凝土内部急剧升温，而大体积混凝土的外部温度则散发较快。

1.2 湿度变形

大体积混凝土的湿度变形包括混凝土的干燥收缩、碳化收缩等。混凝土的拌合水中，只有约20%的水分是水泥水化所需要的，其余80%都是要被蒸发掉的。混凝土中多余水份的蒸发是引起混凝土体积收缩的主要原因之一。这种干燥收缩变形不受约束条件的影响，若存在约束，就会产生收缩应力，引起混凝土裂缝。除干燥收缩外，混凝土还产生碳化收缩，碳化收缩是空气中的二氧化碳与混凝土水泥石中的氢氧化钙反应生成碳酸钙，释放出结合水导致混凝土收缩，产生裂缝。

2 大体积混凝土裂缝防控措施

2.1 施工准备工作

大体积混凝土施工应同时满足生产工艺、施工工艺和设计规范的要求。一是在选择模板时，应尽量选择保温效果好的模板，大体积混凝土施工可供选择的模板有木模板、钢模板和钢木模板，其中木模板保温效果较好，而钢模板因导热较快，对保温不利，采用时应满足温控要求。二是施工前，应根据实际情况验算大体积混凝土浇筑块体的温度应力和收缩应力，制订温度控制技术方案，有效控制施工阶段大体积混凝土的内外温差、升温峰值以及降温速率，防止施工中产生有害温度裂缝，确保施工质量。三是由于混凝土必须连续浇筑，因此在施工现场需备用一台泵车和一台发电机，以防停电或机械故障等突发情况影响混凝土浇筑质量。

2.2 施工材料的选用及混凝土配合比的确定

2.2.1 材料选择

水泥的选择：根据实验[1]及长期的实践表明，大体积混凝土产生裂缝的主要原因就是水泥水化过程中释放了大量的热量，因此，在满足设计要求的前提下，大体积混凝土施工中应尽量选用低热或者中热的矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥，并尽量降低混凝土中的水泥用量，以降低混凝土的温升，提高混凝土硬化后的体积稳定性。

骨料的选择：骨料按其粒径大小分为粗骨料和细骨料两种。通常骨料要占混凝土体积的70%—80%，因此，骨料质量的优劣对混凝土各项性质的影响很大 [2]。在选择粗骨料时，可根据施工条件，尽量选用粒径较大、质量优良、级配良好的石子，既可以减少用水量，也可以相应减少水泥用量，还可以减小混凝土的收缩和泌水现象。

2.2.2 配合比的确定

为了避免大体积混凝土由于水泥水化速率过快而形成过大的温度应力，混凝土的强度等级应大于C20，可采用混凝土试件60天后的强度作为混凝土配合比设计、交工验收及评定的依据。在进行大体积混凝土配合比设计时，在确保满足设计所要求的混凝土强度、耐久性及工作性的前提下，应尽量减少水泥剂量，并以降低大体积混凝土升温速度为原则，以此降低混凝土澆筑时的降温速率和内外温差控制的难度，同时减少后期养护费用。

2.3 大体积混凝土的浇筑与养护

2.3.1 大体积混凝土的浇筑

大体积混凝土浇筑前，应根据工程实际情况制定合理的浇筑方案，浇筑方案除应满足每一处混凝土在初凝以前就被上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外，还应考虑结构大小、钢筋疏密、预埋管道和地脚螺栓的留设、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响。

大体积混凝土的浇筑可分为整体分层浇筑、推移式连续浇筑、斜面分层推移式浇筑三种（图 1，其中数字表示浇筑顺序），浇筑过程中不得随意留施工缝，应根据所采用的振捣器振捣深度及混凝土施工和易性来确定混凝土的摊铺厚度。采用泵送混凝土时，其摊铺厚度宜控制在600mm内，而采用非泵送混凝土时，其摊铺厚度宜控制在 400mm 内；由于泵送的混凝土水灰比偏大，大体积混凝土在浇筑过程中普遍存在表面泌水现象，当泌水现象较严重且没有及时清除时，会降低混凝土结构的强度和耐久性，因此浇筑时应及时清除其表面泌水，保证混凝土的浇筑质量。另外，混凝土浇筑时，应尽量缩短层间施工的时间间隔，在前层混凝土初凝前必须将次层浇筑完毕，且振捣上一层混凝土时，振捣棒要插入下层混凝土内5cm左右，保证两层混凝土之间能够融合一体，防止出现施工冷缝。

图1 整体分层连续浇筑（左）、推移式连续浇筑（中）、斜面分层推移式浇筑（右）

整体分层浇筑（图1 左），就是将整个大体积混凝土构件分成厚度不大的若干层，一次浇筑全面的一层，再回头浇筑上面一层，这样做容易形成水平施工缝，适合于厚度较大、面积不大的大体积混凝土浇筑。

推移式连续浇筑（图1 中），就是浇筑点不断往前移动，浇筑点前面的混凝土自然流淌成斜面，浇筑点后面的混凝土浇筑到设计标高，该方法适用于混凝土浇筑面积大、浇筑能力不足且一次连续浇筑厚度小于 3m的大体积混凝土工程。

斜面分层推移式浇筑（图1 右），就是将混凝土分成若干层浇筑，但是每一层都不完全浇筑到头，下一层浇筑一部分后，回头浇筑上一层，逐步形成阶梯形浇筑层次，这种适合于面积和厚度都比较大的大体积混凝土浇筑。

大体积混凝土在浇筑时合理安排施工顺序可提高混凝土的整体性，有效控制裂缝。浇筑时在混凝土内部埋设冷却管，通入循环水以带走部分热量，可降低混凝土内部温度，减小内外温差，亦有效控制裂缝形成。

2.3.2 大体积混凝土的养护

大体积混凝土浇筑完毕后，应根据规范要求的温控技术方法对混凝土进行保温养护，所采用的养护措施，应能有效控制混凝土的降温速度和内外温差，混凝土的内外温差不宜超过25℃。同时保温养护时间应根据混凝土收缩产生的温度应力来进行控制和确定，对采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土保温养护时间不得少于7d；对掺用缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土保温养护时间不得少于14d。保温养护时应使混凝土表面保持湿润，并在保温养护时间达到要求后逐步分层拆除保温覆盖层。

3 结语

随着建筑业的发展，大体积混凝土在建筑结构中的作用不容小觑，通过本文的分析，要控制大体积混凝土的质量，首先得有效防止混凝土裂缝的出现，而预防混凝土裂缝的出现，最主要是控制混凝土的温度应力，而要很好地控制温度应力必须严格把好材料关、施工关、养护关，任何一关的疏忽都有可能影响最终的混凝土质量。

参考文献：

[1]周丽强.大体积混凝土水化热影响因素的分析研究[J].建筑工程技术与设计.2015（8）.

[2]符芳.建筑材料[M]（第二版）.南京：东南大学出版社，2001.1：92-100.