試論大體積砼產生裂縫的原因及其施工技術

【摘要】：大體積砼具有形體龐大、砼數量較多、工程條件復雜、施工技術和質量要求高、砼絕熱溫升高和收縮等特點。大體積砼經常出現的問題不是力學上的結構強度，而是砼的裂縫。大體積砼產生裂縫的原因及其施工技術是本文研究的重心。

【關鍵詞】：大體砼 裂縫 控溫防裂 施工工藝措施

大體積砼為砼結構物實體最小尺寸等于或大于1m，或預計會因水泥水化熱引起砼內外溫差過大而導致裂縫的砼。大體砼土裂縫是大體量砼水泥水化熱所產生的溫度、收縮變形導致的裂縫，必須控制這種裂縫現澆砼結構。

一、大體積砼產生裂縫的原因

1、砼強度級別高，水泥用量較大，水泥在水化過程中產生大量的熱量，收縮變形大，產生裂縫

水泥在水化過程中產生大量的熱量，大體積砼澆注后，內部溫度遠較外部高，形成較高的溫差，造成內漲外縮，使構件表面產生很大拉應力以至開裂。對于大體積砼施工階段來說，由于溫度變形而引起的裂縫，可稱為“初始裂縫”或“早期裂縫”。因此，防止砼出現裂縫的關鍵就是控制砼內部與表面的溫差。

2、受內外約束條件的影響產生裂縫

約束條件有兩種，

外約束和內約束。外約束是指結構物的邊界條件，一般指基礎或其他外界因素對結構物的約束，水泥水化后期，散發熱量大于放熱量，構件溫度降低，體積收縮，受邊界條件約束，產生拉應力。內約束是由于內部水泥水化熱不易散發，表面則易于散發，內部體積膨脹，表面則體積收縮（特別是遇氣溫驟降或過水），受內部約束，產生拉應力。這時產生的一般是表面裂縫。

3、受外界氣溫變化的影響產生裂縫

砼內部溫度是由于水泥水化熱的絕對溫度、澆筑溫度和砼的散熱溫度三者的疊加。其中澆筑溫度與外界氣溫有直接關系。外界氣溫越高，澆筑溫度也越高。當溫度下降快，會大大增加外層與內部砼的溫度梯度。從而產生溫差和溫度應力，使大體積砼出現裂縫。因此控制砼表面溫度與外界氣溫溫差，也是防止裂縫的重要一環。

4、砼的收縮變形產生裂縫

砼的收縮變形包括砼的塑性變形、體積變形、干燥收縮和砼勻質性的影響。砼中80%的水分要燕發，20%的水分是水泥硬化所必需的。隨著砼的繼續干燥而使20%的吸附水逸出，就會出現干燥收縮。而表面比中心干燥得快，因而在表面產生拉應力而出現裂縫。

5、砼抗拉能力低，產生裂縫

砼是脆性材料，抗壓能力較高，抗拉能力較低。抗拉強度僅為抗壓強度的1/10左右；極限拉伸也很小。大體積砼結構設計中，通常要求不出現拉應力或只出現很小的拉應力，但施工中，大體積砼結構由于溫度的變化而產生很大的拉應力，要把這種溫度變化所引起的拉應力限制在允許范圍以內是非常困難的。

二、主要控溫防裂技術措施

1、嚴格控制原材料質量

水泥。砼主要考慮抗裂縫性能好，兼顧低熱和高強兩方面的要求，部分表層砼，除抗裂性能外，還要求抗凍融性，耐磨性，抗蝕性，強度高及干縮較小，故此施工一般可用低熱礦渣水泥，中，高標號的中低熱硅酸水泥，此外，采用的水泥應對其品種，級別，包裝和散裝倉號，出廠日期等進行檢查，并應對其強度，安定性及其他必要的性能進行復檢，其質量必須符合現行國家標準的規定方可使用。

粗細骨料。粗骨料選用5～40mm單粒級卵石。細骨料采用中粗砂，其細度模數為218。降低砼的干縮。

混合料及外加劑。砼中摻入水泥重量0.25%左右的木質素磺酸鈣，可明顯延緩水化熱釋放的速度，推遲水化熱峰值的出現；同時可減少10%拌和用水，節約水泥，降低水化熱。砼中摻入適量粉煤灰，不僅改善砼的工作度，減少砼的用水量，減少泌水和離析現象；同時代替部分水泥，減少水化熱。摻入適量UEA膨脹劑，有效地補償砼干縮冷縮，增加密實性，提高抗滲能力。

2、按高性能砼確定配合比

根據選用的材料，確定砼配合比，采用塔吊運輸，砼坍落度控制在3～5cm；C35PS8砼配合比(kg/m3)參考可為水泥:黃砂:石子:水=330:771:1087:173。砼澆筑采用斜面一次澆筑，分層厚度為43cm左右，在斜面下層砼未初凝時(初凝時間為3h左右)進行上層砼澆筑，在不同部位用3臺振動棒分上、中、下3個層次，采用循環推進，一次到頂的辦法，以消除冷凝，增強砼的密實性，保證防水質量。

3、砼測溫

為了掌握大體積砼的溫升和溫降的變化規律，及時了解溫差對大體積砼質量的影響，對砼進行全過程的監測控制。測溫點的布置要有代表性，沿澆筑的高度布置在底部、中部和表面，垂直測點間距為80cm左右；平面則布置在邊緣和中間，平面測點間距取5m.采用預留孔洞的方法測溫，一個測溫孔只能反映一個點的數據。在溫度上升階段（1-3天齡期內）第2-4h測一次，溫度下降階段第8h測一次，同時應測大氣溫度。測溫工具選用半導體液晶顯示溫度計。在測溫過程中，當發現溫度差超25℃時，若在砼溫升階段，要盡量減少覆蓋，盡量讓其降溫；若在砼降溫階段，要及時加強保溫或延緩拆除保溫材料。

三、大體積砼的施工工藝措施

1、嚴格按技術規范施工

分塊分層澆筑砼，有利于錯開拌合物內各層的水化時刻，分散砼的放熱峰值。一般在第一層砼還未初凝時，澆注上一層。在振搗上一層時，振動棒應插入下一層50～100mm，以消除兩層之間的接縫，振動時間不宜過長，防止石子下沉造成砼結構不均勻。在澆筑完畢到砼初凝之前，粗抹面一次，砼接近終凝時，應用木模第二次抹光，消除砼表面的龜裂裂紋。采取措施控制澆筑溫度，如拌和用水以碎冰形式加進砼拌合物中，使新拌砼的溫度被限制在6℃左右；在施工現場搭建遮陽蓬，防止烈日爆曬砼表面等。必要時可以預埋冷卻水管，用循環水進行人工導熱，以降低砼的內部溫度。

2、養護工作

養護是大體積砼施工中的一項十分關鍵的工作。做好砼的養護，適當延長拆模時間，能有效提高砼強度，減少砼表面的溫度梯度；降溫時采取保溫保濕養護，能使砼緩慢降溫，充分發揮砼的徐變松弛效應，消減溫度收縮應力，促進砼強度的正常發展及防止裂縫的產生和發展。對大面積的底板面，一般可采用一層塑料薄膜作保溫保濕養護。結構側面可在模板外側用兩層草袋養護。養護工作必須根據測溫值與溫差，及時調整養護措施（調節降溫率）。盡可能多養護一段時間（一般不少于15d），拆模后應立即回填土或再用塑料薄膜保護，及早回填是較好的養護方法。此外，在控制內外溫差的前提下，應盡可能推遲保溫層開始覆蓋的時間，以避免增加砼的最高溫度。

參考文獻：

1 魯維紅 大體積混凝土施工的裂縫控制措施[J];安徽建筑;2007年03期

2 楊亞波 基于裂縫控制理論的大體積混凝土施工技術[J];安徽建筑;2009年04期

3 王爽 李霞大體積混凝土配合比試驗與施工控制分析[J];東北電力大學學報(自然科學版);2008年02期

4 高昇偉 王鋒 金杰鋒;;某底板大體積混凝土裂縫分析和預防[J];低溫建筑技術;2007年05期

5 楊夫君 淺談大體積混凝土的裂縫成因及控制[J];化學工程與裝備;2010年10期

6 閻俊生 淺談大體積混凝土施工的質量控制[J];福建建材;2009年02期

7 林建宏 淺談大體積混凝土抗裂施工技術[J];福建建設科技;2007年04期

8 陳艷玲 關于大體積混凝土施工中溫度裂縫的分析和控制[J];廣東建材;2007年08期

9 張愛慧 大體積混凝土施工中溫度裂縫的分析與控制[J];廣東建材;2009年01期

10 向文波 大體積混凝土溫控設計與施工在某水電站庫壩工程中的應用[J];廣東建材;2009年02期