大体积混凝土裂缝控制措施

刘大繁

摘 要：针对大体积混凝土裂缝的定义及危害，对大体积混凝土结构裂缝控制的设计、原材料及配比、施工浇筑、以及监测和保温养护工作进行了综和述论述，以供技术人员在处理具体问题时参考使用。

关键词：大体积混凝土；裂缝；控制措施

1 大体积混凝土的定义及危害

GB50496—2009《大体积混凝土施工规范》里规定：混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化热引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土，称为大体积混凝土。当前工程建设中常涉及到大体积混凝土施工，如：水电工程混凝土重力坝、水运工程船闸基础、高层建筑基础、大跨境桥梁承台基础等。

大体积混凝土的特点是：混凝土体积大，实体最小尺寸大于1m，表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部升温速度比较快。混凝土内外温差较大时（超过25℃），温度应力易超过混凝土的抗拉强度，使混凝土产生裂缝，影响结构耐久性和安全性。所以在大体积混凝土施工中应采取必要措施减少胶凝材料产生的水化热，控制并减少结构裂缝，保证结构正常的设计使用年限。

工程技术人员在科学试验的基础上，采用了以防为主的温控施工技术措施，在结构设计、混凝土原材料选择及配合比设计、混凝土浇筑、监测及保温养护等环节采取必要的技术措施，在大体积混凝土应用中取得了良好的实际效果。

2 设计措施

（1）大体积混凝土的强度等级宜取C20-C40，利用60d（或90d）强度作为混凝土强度评定和验收的依据。因工程建设周期长，在保证基础强度、满足使用要求的前提下，利用混凝土后期强度的增长，可以减少水泥用量，降低混凝土浇筑体的温升速度。

（2）应根据所处环境选择合理的结构型式、构造措施和混凝土强度等级。结构型式应简单，减少应力集中，降低基础约束，转角和孔洞处增设构造加强筋。

（3）当基础设置于岩石地基上时，宜在混凝土垫层上设置滑动层。

（4）大体积混凝土配筋除满足承载力和构造要求外，还应结合施工方法配置构造钢筋。配筋应尽可能采用小直径、小间距，全截面的配筋率不宜小于0.3%。

（5）筏式、箱式基础不应设置永久变形缝（沉降缝、伸缩缝）及竖向施工缝。可设计“后浇带”和“跳仓法”来控制施工期间的较大温差及收缩应力。

3 原材料及配合比措施

（1）应优先采用矿渣硅酸盐、粉煤灰硅酸盐、复合硅酸盐水泥或低热硅酸盐、低热矿渣硅酸盐水泥配制大体积混凝土。所用的水泥应进行水化热测定，水泥3d的水化热不大于240KJ/kg，7d的水化热不大于270KJ/kg。

（2）粗集料采用洁净、坚固、级配良好、线膨胀系数较小的5mm～31.5mm的连续级配碎石，含泥量不大于1.0%；细集料选用细度模数不低于2.3的中砂砂，含泥量小于3.0%。

（3）掺合料及外加剂的使用。施工中常用的掺合料主要是粉煤灰，可以提高混凝土的和易性，极大改善混凝土工作性能，同时替代部分水泥，降低水化热。粉煤灰掺加量不宜超过水泥用量的40%。外加剂应选用缓凝高效减水剂并有适当的补偿收缩性。混凝土中掺入水泥重量1.0%左右的缓凝高效减水剂，工作性能有明显的改善，控制拌和用水量（减少20%～30%拌和用水）；减水剂中的缓凝成分推迟混凝土凝结时间，延缓水泥水化热绝对温升。

（4）采用60d（或90d）强度作为混凝土配合比的设计依据，配合比试拌时应对水化热、泌水率、含气量等控制裂缝的技术参数进行反复试验，采用经济适用的配合比。水胶比不应大于0.55，水泥用量不宜超过360kg/m3，混凝土拌合物的坍落度不低于160mm，含气量为2%～4%，泌水率应小于10L/m3。

4 施工控制措施

（1）大体积混凝土的模板和支架系统应按国家标准进行强度、刚度、稳定性验算，还应结合大体积混凝土的养护方法进行保温构造设计。模板和支架系统在安装、使用或拆除过程中，必须采取防倾覆的临时固定措施。

（2）大体积混凝土的拌制及运输必须满足连续浇筑、降低混凝土入模温度的要求，并符合下列规定：①炎热季节浇筑大体积混凝土时，混凝土拌和站应对粗、细集料采取遮阳、冲洗降温措施；拌合用水采用地下水或加入冰块降温的措施；②冬季施工，严格控制混凝土出罐温度不低于10℃，入模温度不低于5℃；③采用泵送混凝土施工时，混凝土的供应能力不低于單位时间使用量的1.2倍。

（3）混凝土的浇筑温度系指混凝土振捣后，位于混凝土上表面50-100mm 深处以下的温度。浇筑温度应不低于5℃，不高于30℃。混凝土浇筑温度的测试不少于2次/台班。

（4）大体积混凝土的浇筑方法可用分层连续浇筑或推移式连续浇筑，不得留施工缝，并应符合以下规定：①混凝土的浇筑厚度应根据振捣器的作用深度及混凝土的和易性确定，整体连续浇筑时为300mm～500mm；②整体分层连续浇筑或推移式连续浇筑，尽量缩短间歇时间，必须在前层混凝土初凝之前，将上层混凝土浇筑完毕。层间间隔时间超过混凝土的初凝时间，应按施工缝处理；③混凝土浇筑应从低处开始。沿长边方向自一端向另一端进行；④在混凝土浇筑过程中，为防止冷缝产生，上层混凝土振捣应在下层混凝土初凝前完成，且振捣棒插人下层50mm。振捣要采取快插慢拔的原则，振捣时间不宜过长，控制在表面出浮浆且不再下沉为止。⑤混凝土应采用二次振捣工艺，尽量多排除混凝土中的空气，使振捣密实。

（4）大体积混凝土施工采取分层间歇浇筑混凝土时，水平施工缝的处理应符合下列规定：①清除浇筑表面的浮浆、软弱混凝土层及松动的石子，露出均匀粗骨料；②在上层混凝土浇筑前，应用压力水冲洗混凝土表面的污物，充分湿润，但不得有积水；③低流动度混凝土浇筑前，应对下层混凝土采取接浆措施。

（5）大体积混凝土施工可采取在混凝土内部设置冷却水管的降温措施。浇筑前应进行压水试验，以防管道系统漏水。现场实测温度，通过冷却水管的水流循环，吸收混凝土内部热量，达到降温的效果。

（6）经设计许可，大体积少筋混凝土可采用片石混凝土，片石摻量不超过25%。应选用洁净、坚硬、密实、耐久好的石料，片石抗压强度等级不应低于混凝土强度等级的1.5倍且不低于混凝土强度等级。

（7）大体积混凝土采用后浇带时，后浇带的封闭时间不得少于14d。浇筑时结合处的混凝土应凿毛并充分湿润，使用高一个强度等级的微膨胀混凝土。后浇带的保湿养护时间不少于14d。

（8）在混凝土浇筑过程中，及时清除混凝土表面的泌水。泵送混凝土的水灰比较大，泌水现象较严重，表层混凝土会应水灰比过大影响强度，表面易出现麻面、裂纹等缺陷。临近初凝前，应再次收面，使表面收缩裂缝闭合，然后覆盖养护。

5 监测及保温养护控制措施

根据现行规范要求，大体积混凝土的温控指标：①在入模温度基础上的温升不大于50℃；②里表温差不大于25℃；③降温速度不大于2.0℃/d；④表面温度和大气温差不大于20℃。为了达到这些技术要求，混凝土浇筑完成后需进行科学、细致的保温养护工作。保温养护是大体积混凝土施工的重要环节，主要目的是降低大体积混凝土块体的内外温差；其次是延缓大体积混凝土块体的降温速度，提高混凝土的抗裂能力，达到防止或控制温度裂缝的目的。

（1）大体积混凝土施工中应监测混凝土浇筑温度、内部温度、环境温度、冷却水温度等参数，同时监控内表温差和降温速度，及时调整和优化温控措施。

（2）专人负责保温养护工作，同时做好温度测试工作；升温期间的环境温度、冷却水温和内部温度应每2h～4h监测一次；降温期间每天监测2-4次。

（3）草袋、土工布、塑料薄膜可作为保温材料覆盖混凝土和模板，必要时可搭设挡风保温棚或遮阳降温棚。保温材料应覆盖严密，接缝处重叠覆盖不少于300mm，边角处采取加强保温措施。

（4）在保温养护过程中，应采取覆盖保湿养护或混凝土表面喷洒养护剂的措施，保持混凝土表面湿润。保温养护的持续时间，应根据实测温度及温差确定，但不得少于14d，保温覆盖层的拆除应分层逐步进行。

（5）标高位于原地面以下的部位，脱模后应及时回填土；原地面以上的部位应及时覆盖，不宜长期暴露在自然环境中。

6 结束语

大体积混凝土工程建设中应用日益广泛。在实际工程中只要严格按照设计文件和有关施工规范严格施工，可以减少大体积混凝土裂缝产生，保证混凝土质量。在科学技术日新月异的今天，我们仍需对新材料、新方法、新工艺进行认真研究、反复试验，力求找到更多、更科学的方法，降低工程成本并保证大体积混凝土结构的安全。

参考文献：

[1] GB50496—2009.大体积混凝土施工规范[S].

[2] JTS 202-1-2010.水运工程大体积混凝土温度裂缝控制技术规程[S].

[3] GB50666—2011.混凝土结构工程施工规范[S].

[4] 曹可之.大体积混凝土结构裂缝控制的综合措施[J].建筑结构，2002（8）.