预防大体积混凝土裂缝施工方法研究

（陕西交通建设养护工程有限公司，陕西西安市，710117） 薛 茹

（杨凌职业技术学院，陕西杨凌市，712100） 张鑫华

随着经济全球的深入，新的时代背景下，我国城市建设在稳步发展过程中的同时建筑工程规模也在逐步扩张。目前，大量使用大大体积混凝土对改善建筑工程质量起到很好的作用。然而，在使用大体积混凝土过程中，由于受到各种因素干扰，经常会产生裂缝问题，对建筑的寿命和稳定性都有一定影响。因此，必须采取相应的对策保证大体积混凝土施工品质得到全面提高。

1 大体积混凝土裂缝出现的原因

1.1 干缩裂缝产生的原因

水泥砂浆中的湿气会导致混凝土的结构产生干缩，进而形成干缩裂缝。干缩裂缝是因为其在室内和室外湿度的变化造成的，其主要原因是：在外界环境的作用下，混凝土表层的水分迅速流失，发生很大的变形，而在混凝土内部湿度的扩散速率很低，其水分变动不大，而表面的干缩变形由于受混凝土的限制会引起很大的拉伸而产生裂缝。在室外湿度相对较小的情况下，水泥浆的干缩越大，越容易出现干缩裂缝[1]。干缩裂缝多呈平行或网格的浅层裂纹，其宽度一般在0.05-0.2左右，在一般出现在大体积混凝土的平面部位，厚度较小的横梁主要沿着其短轴线的方向分布。干缩裂缝会降低混凝土的耐久性能，外部腐蚀材料更容易透过裂缝渗入到混凝土中，造成钢筋腐蚀，进而对钢筋的耐用性造成一定破坏，同时还会造成水力开裂，进而对混凝土的承载力造成一定破坏。混凝土水灰比、水泥成分、水泥用量、骨料性质和掺入量、外加剂用量等都是影响混凝土干缩出现的重要因素。

1.2 塑性收缩的原因

塑形收缩是在混凝土凝固前，混凝土水分迅速流失而导致的收缩。在干燥、强风的气候条件下，通常发生塑性收缩的可能性会更大，裂缝呈中间宽、两端细、长度不等、相互断开的现象。小的裂缝通常为20～30mm，大的可达到200～300mm，宽度为1～5mm[2]。造成这种现象的主要因素是：混凝土终凝之前，其没有强度或强度都很低，而在最终凝固后，由于温度和大风的作用，导致混凝土的表面水分迅速流失，在这种情况下，由于毛细管压力过大，导致混凝土的体积迅速缩小，而混凝土自身的强度也不能承受自身压缩，从而出现裂缝。混凝土的水灰比、凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等均是混凝土的塑性收缩裂缝的重要影响因素。

1.3 混凝土质量不良导致的裂缝

由于集料的颗粒级配或使用不当会导致混凝土出现泌水、离析等现象，而且在硬化后还会出现收缩变大，从而导致裂缝的产生。

当骨料大粒径太低时，需要增加混凝土的含沙量，以确保其粘结力，但含沙量太高，就会导致收缩增大。粗骨料中针片状颗粒的数量太多，也会导致浆体在针片状颗粒富集，造成混凝土的收缩过度。而在实际施工中，由于细集料细度模数较低，也会导致混凝土收缩。

混凝土外加剂、掺合料的选用和掺量使用不当，会使混凝土的收缩程度大大提高。水泥种类的原因。由于水泥种类的差异，其水化率和水化热各有差异。水泥等级和强度等级的原因：随着水泥等级的提高，细度越细，早强提高对裂缝的破坏影响越大。随着混凝土设计强度的提高，其脆性越大，开裂的可能性也越大。

混凝土中水泥的用量。由于混凝土中掺入大量的水泥，会引起混凝土的收缩，故在施工中，应尽可能采用掺入粉煤灰等混合料代替一部分水泥，该方法能有效地减少混凝土的收缩。在大体积混凝土中，因粗骨料粗骨料下沉浆体上浮产生开裂现象十分普遍。造成这种问题主要是由于混凝土未压实、振锤时间不够、集料沉降、表面浮浆量过大等[3]。

1.4 温度变化导致大体积混凝土裂缝

在建筑施工中，温度裂纹是最普遍的现象。由于大体积混凝土体积大、厚度大，所以混凝土表面和内部热量分布不均匀，因此其水化热量会导致混凝土的内壁比表层更高，从而产生内外温差。在升温与降温两个时期，混凝土的热胀率是1.0x10-5/℃。由于内内外温差，使得混凝土的内部与表面的热膨胀与收缩不协调，从而形成限制应力。如果应力比混凝土的拉伸能力更高，则会引起混凝土产生裂纹，从而产生形成温差裂缝，这会对混凝土的安全运行产生不利影响[4]。温度裂缝的产生有两种原因：其一，内约束裂缝。由于混凝土的内部和外部温度相差很大，若不进行适当的控制，势必会产生一些裂缝问题，例如：在大体积的混凝土浇注过程中，由于其表面积较大，若在同一时间进行浇注，则会产生厚度非常厚的问题，造成整体混凝土结构内部和外部的热量分布不均匀，产生很大差别，最后引起了结构裂缝问题。其二，外约束裂缝。，这种裂缝问题的原因是由于在浇注完毕之后，平均降温太大而造成的。在硬化阶段，由于混凝土的水热化相对较多，导致内部的温度不断升高，而且散热较为缓慢，在这种情况下，内外温度变化就会产生很大的拉应力。另外，在后期的冷却和降温期间，由于其他力的制约，导致大体积混凝土拉伸性能性能较差，从而产生裂缝。

2 大体积混凝土裂缝控制措施

2.1 避免干缩裂缝主要措施

避免干缩裂缝主要措施主要有：①选择收缩强度低的水泥，常用的是低热量的中低温水泥和粉煤灰，以减少混凝土中水泥的掺入量。②混凝土的干缩率对水灰有很大的影响作用，随着水灰用量的增加，干缩率也会增大，所以在混凝土的配比中应考虑到水灰比的数值，在满足施工要求的条件下，合理地调整水泥用量，适当加入适当的减水剂，提高其使用效果。③在实验室配比设计后，混凝土搅拌和施工中要严格按照现场的原料状况进行调整，特别要注意砂、石粗细集料的水分，并注意其他原料的某些变化，同时对混凝土用水量进行适当的调整，以保证不超过配比的要求。

2.2 避免塑性收缩裂缝主要措施

避免塑性收缩裂缝主要措施有：①选用干缩值较小早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。②通过对混凝土水灰比例进行严格的调控，并在混凝土中加入高效减水剂，以提高其工作性质，并在施工中对其进行严密的控制，严禁随意往水泥中添加水分，降低水泥和水的掺入量。③在浇筑混凝土前，应充分湿润基础和模板，以避免因浇筑后基层或模板比较干燥而造成的通过吸收混凝土中的湿气，引起混凝土的塑性收缩[6]。④在混凝土浇筑完毕后，必须在混凝土结构的表层涂上塑料布、草垫、麻片等，在终凝之前保持混凝土表层湿润，并在混凝土表层喷上养护液等，具体的保养方法要视具体情况、施工条件和周边的情况而定。在炎热、强风的季节，应安装遮阳和防风设备，并适时地进行养护。

2.3 避免混凝土质量不良导致裂缝的措施

选择优化配合比选用良好级配的骨料，严格控制砂石质量，降低水灰比，并在混凝土中掺加粉煤灰和外加剂等，以降低水泥用量，减少水化热，以降低混凝土温升，从而可以降低混凝土所受的拉应力。

针对大体积混凝土的特性，采取切实可行的施工技术，采取“分段定点，一个坡度，薄层浇筑，循序推进，一次到顶”的施工技术。用自然流动的方式来实现斜面混凝土施工，既能满足泵送工艺，又能防止经常拆除、冲洗、接长输送管道，有效改善抽运效果，并可混凝土泌水处理施工简单化，使上下两次浇筑之间的空隙不大于初凝时间。针对泵送过程中出现一个天然坡度的情况，在各浇筑区的前、后各设置两台振动装置，一台设于混凝土出口，以处理上部混凝土的振动问题，由于底部钢筋间隔比较紧密，为了保证底部的混凝土密度，需在混凝土的坡脚处设置第二道布置[7]。当浇筑继续进行时，振动装置也随之跟进，保证混凝土的质量。因为大大体积泵送混凝土表层的胶浆层比较厚，所以在浇筑完毕后必须在初凝前用铁滚筒进行多次的碾轧，再进行抛光和压实，以便封闭混凝土蓄水裂缝。

2.4 避免温度变化导致大体积混凝土裂缝

减少混凝土内部和外部温度差异和混凝土表面与外部环境的温差，从而避免混凝土结构出现裂缝。在已固化的原混凝土上进行施工时，必须注意避免已固化的混凝土过于冷却，从而造成新旧混凝土的粘接强度较差，从而减少新旧混凝土间的约束。混凝土的初期维护，其首要目标是维持适当的温度和湿度，从而实现两个目标：一是避免不利温度和湿度的影响，防止有害的冷缩和干缩。二是能够保证水泥水化作用正常进行，并期望能满足设计的强度和抗裂性能。合适的温度和湿度条件是互相关联的[8]。混凝保温的方法往往也起能到保湿作用。从理论上来看，在新浇筑的混凝土中，其含水量足以达到水泥水化的需要。但是，因蒸发等因素往往会造成水分流失，进而延缓或阻碍水化，表层混凝土最易且直接遭受此不利冲击。所以在浇筑后的初几日是养护的重点时期，在施工中要加强注意。所有的紧急情况都要做好，特别是在北方施工中，在接近冬天时，要将所有保温工作做好，以降低因温度急剧下降造成裂缝。通过对混凝土表层温度的调控，在浇筑完成后受冷空气影响其表层的温度明显低于混凝土内部温度。因此，有必要通过降低混凝土的内部和外部的温差，延缓混凝土水化热的降温速率，来避免出现过大的温度应力，降低混凝土的结构计算温差。

3 结语

在实际工程施工过程中，由于受到各种因素的干扰使得大体积混凝土经常出现裂缝问题，严重影响整体工程质量。因此，在日后的施工过程中，还需进一步重视混凝土出现裂缝的问题，通过避免出现干缩裂缝、塑性收缩裂缝、加强混凝土质量以及控制好大体积混凝内部和表层温差的方式在最大程度上减少裂缝问题，提升工程质量。