大體積砼裂縫的控制與應用措施

程宙強

湖北省輸變電工程公司，湖北武漢 430062

隨著經濟的迅速的發展，基礎結構施工中大體積砼的應用越來越多，我國普通砼配合比設計規范規定：砼結構物中最小尺寸＞1m的部位所用的砼即為大體積砼，工程實踐證明，大體積砼施工難度大，砼產生裂縫的機會較多，目前對溫度荷載引起的裂縫研究尚不充分，本文擬通過對大體積砼裂縫的形成的原因的分析，結合實踐，提出減少和控制裂縫出現的建議。

1 大體積砼裂縫產生的原因分析

1.1 砼攪拌不均產生內部應力裂縫

砼生產如采用在現場攪拌時，如果控制不好攪拌時間，攪拌不均膠凝材料，使之不能與骨料充分粘結,就會造成膠凝材料局部自凝結，從而在砼內部產生不均勻應力導致裂縫。

1.2 澆筑砼會受材料供應影響

施工中如遇停水、停電或材料供應不足形成施工縫，施工縫處理不當極可能導致砼內冷縫。

1.3 溫度差產生溫度裂縫

堿硬化期間水泥放出大量水化熱，內部溫度不斷上升，表面引起拉應力，后期在降溫過程中，由于受到基礎的約束，又會在砼內部出現拉應力,氣溫的降低也會在砼表面引起很大的拉應力，當這些拉應力超出砼的抗裂能力時，即會出現裂縫。

1.4 養護不周產生裂縫

一般砼的內部溫度變化很小或變化較慢，但表面溫度可能變化較大或發生劇烈變化，如養護不周，時干時濕，表面干縮形變受到內部砼的約束，也往往導致裂縫。

2 大體積砼裂縫的種類

2.1 收縮裂縫

砼的收縮引起收縮裂縫。收縮的主要影響因素是砼中的用水量和水泥用量, 用水量和水泥用量越高, 砼的收縮就越大。選用的水泥品種不同, 其干縮、收縮的量也不同。

2.2 溫差裂縫

砼內外部溫差過大會產生裂縫。主要影響因素是水泥水化熱引起的砼內部和砼表面的溫差過大。特別是大體積砼更易發生此類裂縫。大體積砼結構一般要求一次性整體澆筑。澆筑后, 砼因水泥水化反應產生大量熱，由于砼體積大, 聚集在內部的水泥水化熱不易散發, 砼內部溫度將顯著升高, 而其表面則散熱較快, 形成了較大的溫度差, 使砼內部產生壓應力, 表面產生拉應力。此時, 混凝齡期短, 抗拉強度很低。當溫差產生的表面抗拉應力超過砼極限抗拉強度, 則會在砼表面產生裂縫。

2.3 材料裂縫

材料裂縫表現為龜裂，主要是因水泥安定性不合格或骨料中含泥量過多而引起的。

3 大體積砼裂縫的控制措施

3.1 溫度的控制

大體積砼內部的最高溫度,是由澆筑溫度、水泥水化熱引起的絕熱溫升和砼的散熱速率3部分決定的，而水泥的水化熱引起的絕熱升溫是主要因素。所以，如何最大限度地降低熱能，是解決問題的關鍵。

1）選用合適的材料，水泥要選用水化熱低，初凝時間長的礦山水泥，砂選用中粗砂，石子選用5mm～32mm的碎石,砂石堆料場要設遮陽棚，必要時向骨料噴水降溫。

2）可選用復合型外加劑和粉煤灰以減少絕對用水量和水泥用量，延緩凝結時間。

3）可以采取預埋冷凝管來降溫，即在砼澆筑后，通過循環的水冷卻降溫，以減少砼的內外溫差。

4）如承臺較厚，一次澆筑砼數量過大時，在設計單位和監理單位的同意下，可分層澆筑，通過增加表面系數，利于砼內部散熱。分層厚度以1.5m 左右為宜，層間間隔時間為5d～14d ，上層澆筑前，應清除下層水泥薄膜和松動石子以及軟弱的砼面層，并進行濕潤和清洗。

5）在溫度較高的季節，通過對原材料和粗骨料進行遮陽覆蓋以及采用低于5℃的拌合水噴淋、冷卻、降溫來降低砼的澆筑溫度，削弱砼內部的最高溫度，減小總溫差。

在控制了溫度以后，要預防砼裂縫，還要注意拆模時間的控制，一定要待砼達到強度后才能進行拆模，有許多施工單位，為了提高模板的周轉率，加快工程的進度，往往要求新澆筑的砼盡早拆模。當砼溫度高于氣溫時應適當考慮拆模時間，以免引起砼表面的早期裂縫，這種裂縫在施工中也較易發生。由于砼早期拆模，會在表面引起相當大的拉應力，此時表面溫度較氣溫高，此時拆模，表面溫度驟降，必然引起溫度梯度，從而在表面附加一拉應力，與水化熱應力迭加，再加上砼干縮，表面的拉應力達到很大的數值，就有導致裂縫的危險，但如果在拆模后及時在表面覆蓋一輕型保溫材料，如土工布，對于砼表面產生過大的拉應力，有顯著的效果。

在大體積砼施工時, 準確計算砼拌和溫度、砼出機溫度、砼絕熱溫升、砼內部實際溫度、砼表面溫度及砼內部與表面溫差, 有利于選取適宜的施工工藝、采取相應的降溫與養護措施, 從而避免出現砼溫度裂縫, 以保證砼結構的工程質量。

3.2 改善內外溫度和其約束條件是防止大體積砼產生裂縫的重要因素

1）摻加粉煤灰。粉煤灰使砼水化熱在一定程度上延緩釋放，對大體積砼的溫度控制較為有效，同時增加了砼的和易性，促進了砼的后期強度，施工也較為方便，費用相對便宜。

2）摻加緩凝型減水劑能有效延緩水化熱的釋放時間，減少砼內部水化熱峰值并減小溫度應力，避免出現冷接縫的可能。

3）使用砼外加劑能有效補償砼干縮，并在一定程度上補償砼冷縮，減小砼應力，同時可有效改變混凝內部分子結構，增加密實度，提高砼抗滲、抗裂能力。

3.3 砼配合比及用料選定

由于水泥的品種及用量直接影響水化熱的多少及砼溫升。大體積砼應選用水化熱較低的水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥等。并盡可能減少水泥用量，細骨料宜采用中砂，因使用中砂比用細砂可減少水及水泥用量，使用摻和料，應用添加粉煤灰技術，在砼中摻用粉煤灰不僅能夠節約水泥，降低水化熱，增加砼和易性，而且能夠大幅度提高砼后期強度，推后溫升峰值出現時間。

3.4 嚴格控制骨料級配和含泥量

選用10mm～40mm 連續級配碎石（其中10mm～30mm 級配含量65%左右），砂率控制在40%～45%，砂石含泥量控制在1%以內，并不得混有有機質等雜物，不得使用海砂。

3.5 根據試驗確定在砼中摻加一定用量外加劑

如采用減水劑、緩凝劑、膨脹劑等外加劑能提高砼的和易性，減少20%左右用水量，水灰比可控制在0.55 以下，初凝延長到5h 左右，添加膨脹劑后砼內部產生的膨脹應力可抵消一部分砼的收縮應力，相應提高砼抗裂強度。

3.6 砼澆筑應采用延緩溫差梯度和降溫梯度的措施

澆筑前經詳細計算確定分塊、分層澆筑次序、流向、澆筑厚度、寬度、長度、前后澆筑的搭接時間，應保持搭接時間不超過砼初凝時間，加強振搗，嚴格控制振搗時間、移動距離和插入深度，保持振搗密度、嚴防漏振和過振，確保砼均勻密實，澆筑后對大體砼表面較厚的水泥漿進行必要的處理，一般澆筑后用長木尺刮平、初凝前用滾筒碾壓數遍，再用木抹子搓平壓實，以閉合砼的收水裂縫。

3.7 加強砼澆筑后的養護

砼澆筑后應盡快回填土。土是砼最好的養護材料之一，是砼保溫保濕最有效的方法，若采用內散法保溫養護，在砼施工期間，用鋼管在一些砼層中設冷卻水管，并在施工中通入冷卻循環水。以便加快砼內部熱量的散發，砼外表用毛氈或草袋覆蓋，全天候不間斷灑水養生，養生應不少于14d。

實踐證明，對大體積砼施工，工程技術人員對裂縫產生原因需認真分析，引起重視，實施工序間只要嚴格把關并采取相應的技術控制措施，就能保證大體積砼的質量，取得良好的經濟效益。

[1]曾旭峰.大體積砼施工裂縫控制應注意的問題[J].山西建筑，2005(2)：94-95.

[2]徐敏生，譚江龍，張萬通.談大體積砼裂縫的控制[J].山西建筑，2005(8)：96-97.

[3]富文權，韓素芳.砼工程裂縫分析與控制[M].北京：中國鐵道出版社，2002.

[4]朱伯芳.大體積砼溫度應力與溫度控制[M].北京：中國電力出版社，2003.

[5]彭立海.大體積砼溫控與防裂[M].鄭州：黃河水利出版社，2005.

[6]戴會超.國內外水利水電工程砼裂縫及其防治技術研究[M].鄭州：黃河水利出版社，2005.

[7]潘偉兵.長大橋梁的裂縫影響分析[J].公路交通科技，2006，23(1)：67-69.