建筑大楼大体积混凝土裂缝控制要点分析

苗萌?庄作义?李唯

摘 要：本文首先对混凝土浇筑产生的裂缝进行了分类，指出了危害较大和没有危害的裂缝类型，然后对裂缝原因进行了分析;之后对混凝土浇筑裂缝的控制要点进行了分析，包括合理设计钢筋密度、地基处理、合理选择原材料，为以后类似施工提供了必要的技术参考。

关键词：建筑;大体积;混凝土浇筑;裂缝;原因;控制措施

高层住宅是当前我国各大城市建筑的主要形式，楼基础往往需要浇筑大面积、大体积混凝土以满足承载力要求，而如何减少大体积混凝土内部缝隙对保证基础的安全稳定性意义重大。

1 大体积混凝土产生裂缝的原因分析

1.1 混凝土裂缝分类

1.1.1 微观裂缝

混凝土微观裂缝是肉眼看不见的，宽度在0.05mm以下，当大于该值后就会发展为宏观裂缝。浇筑的大体积混凝土必然会有裂缝，我们只是将裂缝控制在0.05mm以下即可。

微观裂缝有以下三种：粘着裂缝、水泥石裂缝、集料裂缝，其中前两种占比例较大。微观裂缝与混凝的基本性质（弹塑性、强度、泊松比等）直接相关，相关学者通过试验表明：当载荷达到混凝土极限载荷的80%以上时，才会使微观裂缝扩大并相互连接，直至完全破坏[1]。

1.1.2 温度裂缝

大体积混凝土按照裂缝深度不同分为三类：表面裂缝、深层裂缝、贯穿裂缝。其中后两者对建筑整体伤害很大，必须予以消除，而表面裂缝不算结构性裂缝[3]。

1.2 裂缝产生的原因分析

1.2.1 混凝土本身干燥收缩

混凝土浇筑完成后水分会逐渐散失，体积也会收缩，这就会产生干燥收缩裂缝。混凝土的干燥是由外而内逐渐进行，产生的裂缝也大都分布在很浅的位置，宽度在0.05～0.1mm之间。这些裂缝在一般情况下不会对混凝土结构产生破坏，但是会加速内部钢筋的腐蚀，进而影响结构的寿命和承载力。

1.2.2 用水量的影响

混凝土搅拌必然会用到水，一般需要用水量占整个混凝土总重的40%左右，其中很大一部分会从模板缝隙渗出，另外一部分靠蒸发。若用水量过大，混凝土内部就会留水较多，这就在内部蒸发过程中出现较大孔洞，降低强度。此外，毛细管在失水过程中也会因水表面张力增大而产生收缩裂缝。

1.2.3 骨料品种影响

骨料品种也会对混凝土的收缩量产生较大影响，目前常用的骨料及年收缩率数据详见下表1所示，由表1可知：石英、石灰花岗岩的收缩率较小，砂岩的收缩率最大。因此要避免使用过多的粉砂作为细骨料。

表1  各种骨料收缩率数据

骨料种类 吸水率（%） 收缩率/年（10-4%）

砂岩 5.0 12.07

石英岩 0.35 3.25

花岗岩 0.84 4.77

板岩 1.32 5.98

石灰岩 0.25 4.12

.2.4 掺合料影响

引气剂的掺入会增加混凝土的收缩程度，但是当混凝土含气量在5%以下时对收缩性影响较小;减水剂和缓凝剂能够减小混凝土水灰比，会增加混凝土干缩速度，因此最佳掺量要试验确定。粉煤灰能够代替一部分水泥，这会降低混凝土收缩值，对减少裂缝是有利的。

2 大体积混凝土裂缝控制措施分析

2.1 合理设计分布钢筋密度

根据相关学者研究成果，配筋后的混凝土极限抗拉会明显提升，估算公式见（2-1）所示。

（2-1）

式中：ε —— 配筋后混凝土極限抗拉强度;

Rf —— 混凝土抗裂强度;

P —— 截面配筋率;

d —— 钢筋直径。

由实践经验可知：在大体积混凝土浇筑结构中适当设计分配钢筋，可有效减少温度应力或收缩应力所造成的内部裂缝，有效提高混凝土整体安全稳定性。

2.2 地基处理措施

地基太软或太硬都会对混凝土裂缝也会有一定影响，经过大量研究结果表明：（1）若地基太软，可以利用一定厚度的砂垫层来加固地基，既能提高承载力，又可以吸收地基部分水分，并且能够减小地基对混凝土的约束作用;（2）若地基太硬，则可以在基础底部设计一层“沥青油毡+砂卵石层”或者沥青砂浆，能够给混凝土一定的变形空间。

2.3 选择合适的原材料

2.3.1 水泥的选择

大体积混凝土浇筑所用水泥在选择时，除了满足强度等基本要求外，还应重点关注“水化热、坍落度”等因素，目前大体积混凝土浇筑工程常用的水泥品种为矿渣硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。

矿渣硅酸盐水泥水化热小，但是早期强度低，干缩性、泌水性均较大;而普通硅酸盐水泥除了水化热大这个缺点以外，但具有收缩变形小、早期硬度大等优点，因此若在施工现场有降低混凝土温度措施，则推荐采用普通硅酸盐水泥。

2.3.2 骨料的选择

选择骨料时应选择热膨胀系数小、含泥量低、连续级配好的骨料。其中粗骨料的最大粒径在允许范围内尽量大，在同体积内可以减少水泥用量，降低混凝土料的水化热。细骨料一般采用河砂，砂率过高会利于泵送，使堵管概率下降，但同时细骨料含量过高会使粗骨料少，进而水泥量又会增加。因此，在满足泵送顺利的前提下尽量减少细骨料的含量，而且河砂颗粒越粗越好。

2.3.3 掺合料的选择

混凝土掺合料主要包括粉煤灰和矿渣，其中粉煤灰最为常见，它对降低混凝土孔隙率、裂缝产生作用明显，但是会使混凝土强度降低。因此在满足强度前提下，尽量提高粉煤灰掺量。

3 结语

大体积混凝土浇筑工程在当前的建筑形式中很常见，尤其是高层建筑必须要求有坚实牢固的浇筑基础。在进行大体积混凝土浇筑时，必须选择合适的时间，保证施工环境温度较低，所以很多工地会选择在夜间浇筑施工。另外还可以采取一些混凝土降温措施，将水化热产生的能量带走，具体措施还需要技术人员根据现场施工情况来确定。

参考文献：

[1] 余祖国， 何春茂. 筏板基础大体积混凝土裂缝的数值模拟及施工质量控制[J]. 沈阳建筑大学学报（自然科学版）， 2010（05）：103-109.

[2] 谭敏崇. 浅议某超高层大体积混凝土裂缝控制[J]. 广东建材， 2014， 000（002）：27-28，29.

[3] 张凌怡， 刘卫东， 钱海波，等. 超长大体积混凝土施工中的裂缝控制[J]. 施工技术， 2016， 045（018）：74-76.

作者简介：苗萌，男，（1987.04—），山东单县人，毕业于山东农业大学，本科，工程师，主要从事建筑工程施工。

庄作义，男，（1984.03—），山东成武人，毕业于山东农业大学，本科，工程师，研究方向：建筑工程施工

李唯，女，（1984.10—），山东临沂，毕业于青岛理工大学，本科，工程师，主要从事建筑工程施工。