大體積混凝土裂縫的控制措施

摘要：文章分析了大體積砼施工裂縫產生的原因，并針對成因提出了控制措施。文章認為，目前大體砼施工要做到優化配合比，選用良好級配的骨料，嚴格控制砂石質量，降低水灰比，以降低砼最高溫升，降低砼所受的拉應力。同時，要加強施工現場的治理。

關鍵詞：大體積砼 施工裂縫 成因 控制

1 大體積砼定義

我國定義：砼結構實體最小尺寸大于或等于1米的屬于大體積砼。它的表面系數較小，水泥水化熱釋放較集中，內部溫升較快?；炷羶韧鉁夭钶^大時，會使混凝土產生溫度裂縫，影響結構安全和正常使用。大體積混凝土的施工技術要求較高，在工業與民用建筑的設備基礎、箱形基礎、筏基底板、立墻及地下隧道等大體積砼施工中，由于水泥水化熱引起砼澆筑內部溫度和溫度應力劇烈變化，而導致砼發生裂縫現象。因此控制砼澆筑塊體因水泥水化熱引起的升溫、砼澆筑塊體的里外溫差及降溫速度，防止砼出現溫度裂縫是施工技術的關鍵問題，需要從材料選擇、技術措施等有關環節做好充分的準備工作。本文以我們施工的一個大體積混凝土項目為例，論述裂縫產生的原因及其防治。

2 大體積砼施工裂縫產生的原因

造成大體積砼施工裂縫的原因是復雜的，而且是綜合性的，主要有以下幾種：

2.1 水泥水化熱

砼結構在硬化期間水泥放出大量水化熱，內部溫度不斷上升，而大體積混凝土結構斷面較厚，表面系數相對較小，使砼表面和內部溫差較大，所以水泥發生的熱量聚集在結構內部不易散失。這樣混凝土內部的水化熱無法及時散發出去，以至于越積越高，砼內部膨脹高于外部，此時砼表面將受到很大的拉應力，而砼的早期抗拉強度很低，因而出現裂縫。單位時間混凝土釋放的水泥水化熱，與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關，并隨混凝土的齡期而增長。由于混凝土結構表面可以自然散熱，實際上內部的最高溫度，多數發生在澆筑后的最初3～5天。

2.2 外界氣溫變化引起的裂縫

大體積混凝土在施工階段，外界氣溫的變化對大體積混凝土裂縫的產生起著很大的影響，它的澆筑溫度隨著外界氣溫變化而變化。特別是氣溫驟降，會大大增加內外層混凝土溫差。由結構溫差較大，受到外界的約束引起的，當大體積砼澆筑在約束地基上時，又沒有采取非凡措施降低，放松或取消約束，或根本無法消除約束，易發生深進，直至貫穿的溫度裂縫。應采取溫度控制措施，防止混凝土內外溫差引起的溫度應力。

2.3 收縮裂縫

混凝土在空氣中硬結時體積減小的現象稱為混凝土收縮。收縮裂縫在大體積砼施工中也是非常多的。砼澆筑成型后，混凝土在不受外力的情況下的這種自發變形，受到外部約束時（支承條件、鋼筋等），將在混凝土中產生拉應力，使得混凝土開裂。養護工作不到位，沒有及時地進行表面履蓋，表面水份散失過快，導致砼內部與外部不均勻收縮。其表面干收縮大于其內部干收縮值。由于此干縮快慢差而形成的砼表面拉應力，也是砼產生裂縫的重要原因。主要表現在振搗不密實，沉實不足，或者骨料下沉，表層浮漿過多，砼澆筑后，沒有及時抹壓實，且表面覆蓋不及時，受風吹日曬，表面水份散失快，產生干縮，砼早期強度又低，不能反抗這種變形而導致開裂。

3 大體積砼施工裂縫的控制

針對以上所分析的裂縫形成原因，根據某電廠汽輪機基礎底板砼施工的經驗，可以采用以下措施加以控制：

嚴格控制砼的組成材料

大體積砼一般都是采用商品砼和泵送工藝澆筑，泵送商品砼對原材料的技術指標要求很高。因此，首先砼的生產設備的穩定運行和計量的精確應得到有效保障，組成砼的所有材料應符合規范標準的要求，以確保砼的質量。

3.1 水泥品種的選擇

應根據大體積砼的特點，既要注重水泥的水化熱，又要注重水泥的收縮作用，選用低水化熱、低收縮的水泥，如抗硫酸鹽水泥、粉煤灰水泥、礦渣水泥，而不要采用早強型水泥。

3.2 摻入粉煤灰，選擇減水劑，保證泵送流動度

在盡量少用水泥的基礎上，摻入一定量的粉煤灰，以保證膠凝材料的總量。摻入適量的優質粉煤灰可以代替和節約水泥，一般摻量為水泥重量的15%~20%。從汽輪機基礎底板砼的試塊強度分析，粉煤灰的摻量提高，砼的強度稍有降低。粉煤灰在砼中主要起物理填充作用，加強了粉末效應，增加了砼的密實度，可以改善砼的工作度，改善施工性能，減少砼的泌水和離析現象，減少收縮。粉煤灰還能夠延緩水化熱峰值的出現，降低溫度峰值。粉煤灰和減水劑同時摻入砼中，可以降低水灰比，減少水泥漿量，提高砼的可泵性。

3.3 緩凝劑的應用

由于砼結構在硬化期間水泥放出大量水化熱，因此加入緩凝劑可以有效的延緩砼硬化時間，從而起到控制砼水化熱的作用。根據我們的實際應用，初凝時間延長3-5小時砼核心溫度平均降低3-5度

3.4 粗細骨料的選擇

配制大體積砼，應選用細度模數在2.7~3.1之間的含泥量最低的中粗砂，砂率最佳值為0.33，以合理粗細骨料的比例，砂率過高意味著細骨料多，粗骨料少，增加了收縮，對抗裂不利。碎石應采用連續級配、良好粒級的彈性模量低的骨料。其次是砂石的吸水率應盡可能小一些，以利于降低收縮。

3.5 砼的配合比設計

應根據施工單位的經驗數據，優化合理地選擇砼的強度和強度標準差。結合現場的實際要求，合理利用砼的后期強度，如60天、90天或更長時間的強度。

4 優化砼的施工過程

大體積砼的澆筑應合理分段，分層進行，使砼高度均勻上升，砼澆筑應連續進行，間歇時間不能過長，在前層砼初凝前必須把后層砼澆上。澆筑應在室外氣溫較低時進行，砼澆筑氣溫不宜超過28℃，在炎熱的氣候條件下應采取降溫措施。

在澆筑砼過程中，應嚴格按照施工組織設計的施工線路實施澆筑。禁止閑散人員在鋼筋上部停留。澆筑施工人員不應在鋼筋上部無序走動。采用雙層鋼筋網時，在上下層鋼筋網片之間應設置足夠的支撐用鋼筋撐腳，以保證鋼筋位置正確。在澆筑線路上，鋪設臨時操作腳手板。所有澆筑人員的工作原則上均應在腳手板上完成，以減少對鋼筋網的踩踏次數。臨時腳手板隨澆筑區域的轉移而移動。

5 加強砼的養護

在盡量減小砼內部溫升的前提下，大體積砼的養護是一項關鍵工作，必須切實做好。養護主要是保持適宜的溫度和濕度條件，保溫的目的有兩個，一是減小砼表面的熱擴散，減小砼表面的溫度梯度，防止產生表面裂縫；二是延長散熱時間，充分發揮砼強度的潛力和材料松馳特性，使平均總溫差對砼產生的拉應力小于砼的抗拉強度，防止產生貫穿性裂縫。潮濕養護的作用：一是剛澆筑不久的砼，尚處在凝固硬化階段，水化的速度較快，適宜的潮濕條件可防止砼表面脫水而產生干縮裂縫；二是砼在保溫及潮濕條件下可使水泥的水化作用順利進行，提高砼的極限拉伸和抗拉強度，使早期抗拉能力增長很快。

在施工過程中正確規定拆模時間對防止裂縫的開展關系較大，早期因水泥水化熱使砼內部濕度很高，如過早拆模，砼表面溫度較低，形成很陡的溫度梯度，產生很大的拉應力，這對于早期強度低，極限拉伸小的砼處于不利的溫度條件下，就極易形成裂縫。因此大體積砼除要求強度外，還必須防止內外溫差太大而引起裂縫。

6 結語

從以上分析可看出:大體積砼裂縫產生的影響因素比較復雜，也比較多。所以在設計方面，要積極采用先進技術，配合成熟的技術條件，在理論上提出可行的控制措施。在施工組織方面，要優化配合比設計，改善施工工藝，提高施工質量，采取各種有效技術措施，最終在實踐中減少結構裂縫的產生，以提高建筑物的安全性。