建筑工程大体积混凝土裂缝的控制与应用

罗宇伟

（长治市经开产融建设开发有限公司，山西长治 046000）

0 引言

随着我国城市建设规模的不断扩大，建筑行业正在朝着高、大、深以及复杂结构等方向发展。基于此背景下，大体积混凝土在建筑工程中更为常见，尤其是在高层、超高层大型基础工程已经广泛采用的施工工艺。建筑工程大体积混凝土施工面临着水化热问题，若是施工不当极易产生裂缝问题，针对此必须加强裂缝控制，保证混凝土构件质量达标。

1 建筑工程大体积混凝土工程特点

根据《大体积混凝土施工规范（GB 5049—2012）》定义，混凝土结构物的实体最小几何尺寸不小于1m，或是预计可能因胶凝材料水化引起的温度变化、收缩产生有害裂缝的情况下，则可将其称为是大体积混凝土。结合相关理论与实践经验，可将建筑工程大体积混凝土工程特点归纳如下：①结构尺寸大，现场浇筑施工难度大、要求高；②大体积混凝土施工中面临水化热问题，热能持续作用，导致内外温差不断增大，温度变化使得结构内部产生不均匀温度应力，一旦超过混凝土主极限拉应力，极易产生温度裂缝。

基于此，在建筑工程大体积混凝土施工时，温度控制是一大重点问题，必须采取有效控制措施，尽可能避免或减少由于温度变形所致的裂缝产生，保证建筑整体质量可靠。

2 建筑工程大体积混凝土裂缝的产生与控制措施

2.1 裂缝产生原因与类型

建筑工程大体积混凝土裂缝的产生，主要是内部水化热温度变化产生温度应力，以致于结构发生变形，进而产生裂缝。现主要针对不同裂缝及其产生原因展开分析：

（1）表面裂缝：主要是内部水化热温度场变化引起的内部约束，加上外部环境温度下降，导致混凝土表面冷缩，最终出现裂缝。此种裂缝若是未受到其他内外部复杂因素的影响，通常不会朝着深层发展，不会形成严重的有害裂缝。

（2）内部裂缝：此为一种相对概念，指的是先浇筑大体积混凝土上部表面裂缝，被新浇筑混凝土覆盖后形成空间意义上的内部裂缝，即：裂缝所处位置从表面转为结构内部。

（3）深层裂缝：此为表面裂缝受到各种复杂因素的影响发展而来，往往是由于复杂内部温度场导致表面裂缝迅速发展，形成深层裂缝，且危害相对较大。

（4）基础贯穿裂缝：此类裂缝对大体积混凝土危害极大，其可能直接切断混凝土结构。此种裂缝的特点在于大体积混凝土断面整个受到基础温差产生的拉应力作用，一旦裂缝产生必然是贯穿裂缝。

（5）微裂缝：正常混凝土结构均存在微裂缝，受到外力影响可能发展为宏观裂缝。

2.2 裂缝控制措施

2.2.1 合理选择原材料

大体积混凝土配制时需充分考虑水化热、温升等因素，合理选择原材料十分重要，具体要点如下：①水泥：选择普通硅酸盐水泥等低水化热的水泥品种，合理控制入机搅拌温度；②外加剂：选择聚羧酸高性能缓凝减水剂，合理控制掺入量；③骨料：严格控制砂、碎石含泥量，合理确定外加剂及掺合料，如粉煤灰标准（一级、二级）与掺量。

2.2.2 控制混凝土出机温度

大体积混凝土施工过程中，需严格控制混凝土出机、浇筑温度，具体措施如下：①混凝土拌制前，骨料需堆放阴凉环境下，做好相关遮阳、用水喷淋骨料等降温处理工作；②为保证混凝土入模温度维持在最佳范围，可使用低温水进行混凝土搅拌；③炎热天气混凝土搅拌过程加入冰块降温。通过上述措施可有效降低混凝土出机温度。

2.2.3 预埋冷却水管

此方法主要是在大体积混凝土浇筑前预埋冷却水管，完成浇筑作业后在水管内通入冷却水进行内部降温。预埋冷却水管法在大体积混凝土裂缝控制中效果显著，在诸多工程中得到广泛应用，但是也存在一定的不足，如：造价高、施工操作复杂、管线存在渗漏风险。对此，在工程实践中，需在水管安装完成而混凝土未浇筑时，对水管进行通水试验，一旦发现渗水问题及时处理，保证混凝土施工质量。

2.2.4 循环蓄水控制

此方法也是一种有效的控制大体积混凝土裂缝的方法，主要由循环水管道、砌筑或装配式调温养护水调温槽、混凝土表面蓄水降温池及管井降水井等组成，具体如图1所示。此方法主要是利用基坑井点降水与收集的天然雨水对基础底板进行调温养护，此方法形成了水资源的循环利用，符合当前保护生态环境、海绵城市建设要求。

图1 循环蓄水控制法组成

2.2.5 保温材料覆盖

此方法主要是采用传统保温材料对大体积混凝土表面进行覆盖保温，减少裂缝的产生，主要的保温材料包括草木编制物、塑料保温薄膜、钢木模板等。此种保温材料价格较低，施工成本低，但是对环境不够友好，极易出现污染浪费问题。

3 实例探析建筑工程大体积混凝土裂缝控制措施的应用

3.1 工程概况

本项目总建筑面积150276.54m2，包括3栋主楼与商业裙房。其中，1#住宅楼地上30层、地下2层，高度98.25m，采用的是框架—剪力墙结构；2、3#公寓楼地上26层、地下2层，高度86.45m，采用的是框架—剪力墙结构；商业裙楼地上3层、地下2层，高度22.25m，采用的是框架—剪力墙结构。本项目3栋主楼的基础底板均为大体积混凝土，下文以1号住宅楼为例分析了大体积混凝土裂缝控制措施的应用。

3.2 混凝土配制

本项目混凝土原材料选用的是低水化热P.O 52.5R普通硅酸盐水泥，掺入矿粉，矿粉掺量为水泥用量的43.0%；碎石粒径5～31.5mm，含泥量0.4%；中砂细度模数2.7，含泥量2.5%；采用II级粉煤灰，掺量为水泥用量的24.0%；外加剂选用的是抗裂泵送剂、低碱混凝土膨胀剂UEA，掺量为水泥用量的3%、16.50%。本工程大体积混凝土分为两种类型，分别为C40P8抗渗混凝土、C45P8抗渗混凝土，具体配合比如表1所示。

表1 混凝土配合比

3.3 大体积混凝土裂缝控制措施

3.3.1 混凝土搅拌、运输温度控制

本项目基础底板混凝土浇筑量大，采用强制式搅拌机，严控混凝土原材料温度，满足连续施工需要；基础底板施工为7月炎热天气，运输车配备遮盖、洒水措施，有效降低混凝土材料温度。

3.3.2 混凝土浇筑方法选择

本项目采用甩槎水平分层、交叉间歇式浇筑方法，完成核心筒位置筏板与外框柱承台混凝土浇筑，以免产生施工冷缝、温度裂缝。在大体积混凝土浇筑过程中，严格控制浇筑速度，以免水化热积聚，减少温度应力；采用二次振捣方法提高混凝土密实度，二次抹面减少混凝土表面收缩裂缝。

3.3.3 混凝土保温覆盖

为有效控制大体积混凝土内外温差，本项目在混凝土表面覆盖1层塑料膜+塑料布+2层棉被，确保混凝土表面与测温孔上部温差不大于20℃。此措施还可实现混凝土保湿养护，保湿养护时间14d，不定期检查覆盖完整情况，覆盖层逐层拆除，混凝土表面与环境温差不大于20℃时，方可将保温覆盖层全部拆除。

3.3.4 大体积混凝土成品保护

混凝土初凝而强度未达1.2MPa时，严禁在混凝土表面堆放材料、施工作业；混凝土初凝而强度达1.2MPa后，严格遵循限载、限位置原则堆放材料。严格按规范拆除模板，保护好混凝土棱角防止受损，或是因强度不达标出现裂缝问题。

4 结语

综上所述，大体积混凝土在现代高层、超高层、大体量建筑工程建设中较为常见，与普通混凝土相比，其受到水化热影响较大，一旦内外部温差过大，极易引发裂缝问题。在建筑工程大体积混凝土施工过程中，应从混凝土原材料选择、浇筑以及养护等工序出发，落实温度控制、保温养护等工作，切实保证混凝土工程质量可靠，为打造优质项目夯实基础。