簡述如何控制大體積混凝土結構裂縫的產生

陳 青

廣州建筑工程監理有限公司（510030）

0 概述

在建筑工程土建結構大體積混凝土施工中，重點是控制混凝土貫穿裂縫的開展。如何控制大體積混凝土貫穿裂縫產生，顯得尤為重要和具有實際意義。從大體積混凝土結構裂縫的產生原因著手，提出控制裂縫的若干措施，為設計和施工提供理論指導。

1 控制大體積混凝土結構裂縫產生的技術措施

1.1 合理選擇原材料，優化混凝土配合比

選擇混凝土原材料、優化混凝土配合比的目的是使混凝土具有較大的抗裂能力，可從以下三方面進行處理。

1）選用中低熱的水泥品種。控制水泥水化熱引起的溫升，即減少混凝土內外溫差，對降低溫度應力、防止產生溫度裂縫將起到釜底抽薪的作用。混凝土升溫的熱源主要是水泥在水化反應中產生的水化熱，因此選用中熱或低熱水泥品種，是控制混凝土溫升的最根本方法。結構工程中的大體積混凝土，大多采用礦渣硅酸鹽水泥，其水泥熟料礦物含量要比硅酸鹽水泥少得多，而且混合材料中的活性氧化硅、活性氧化鋁與氫氧化鈣、石膏的作用，對利用其后期強度非常有利。混凝土主要考慮抗裂性能好、兼顧低熱和高強兩方面的要求，一般采用低熱礦渣水泥，中熱硅酸鹽水泥摻入一定的粉煤灰。外部混凝土，一般采用較高標號的中熱硅酸鹽水泥。

2）集料的選擇。大體積混凝土所需的強度并不是很高的,所以正確選用砂石料對保證混凝土質量、節約水泥用量、降低水化熱量、降低工程成本是非常重要的。集料的選用應根據就地取材的原則，首先考慮成本較低、質量優良、滿足要求的天然砂石料。

①粗集料的選擇。結構工程的大體積混凝土，宜優先選擇以自然連續級配的粗集料配制。在選擇粗集料粒徑時，可根據施工條件，盡量選用粒徑較大、級配良好的石子。但進行混凝土配合比設計時，不要盲目選用大粒徑粗集料，必須進行優化級配設計，施工時要加強攪拌，細心澆筑和認真振搗；

②細集料的選擇。大體積混凝土中的細集料，以采用優質的中、粗砂為宜，細度模數宜在2.6～2.9之內。在混凝土配合比設計時，可適當提高砂率。在滿足混凝土可泵性的前提下，盡可能選用較小的砂粒；

③集料的質量要求。集料中的含泥量多少是影響混凝土質量的最主要因素。在大體積混凝土施工中，石子的含泥量不得大1%，砂的含泥量不得大于2%。

3）摻用混合材料。大體積混凝土的澆筑，很多工程采用泵送混凝土。由于影響泵送混凝土性能的因素很多，如砂石的種類與品質、級配、用量、砂率、坍落度、外摻料等。在施工中優化混凝土級配，摻加適量的外加料，以改善混凝土的特性，是大體積混凝土施工中的一項重要技術措施。

混凝土中常用的外加料主要是外加劑和外摻料。①外加劑主要是木質素磺酸鈣（簡稱木鈣），可改善混凝土的和易性和降低水化熱；②外摻料可在混凝土中摻入一定量的粉煤灰，可顯著改善混凝土和易性的效能，提高混凝土的密實性和強度，還可以降低混凝土的水化熱；③嚴格控制砂石骨料的含泥量，在保證混凝土強度及流動條件下，盡量節省水泥，降低混凝土絕熱溫升。

1.2 準確選用施工方法，提高施工質量

1）合理分層分段澆筑。當大體積混凝土結構的尺寸過大，可采用合理分層分段澆筑，即縱向分層，橫向增設“后澆帶”的方法進行澆筑。

2）采用二次振搗，提高混凝土的抗裂性。混凝土二次振搗有嚴格的時間標準，其是指混凝土振搗后尚能恢復到塑性狀態的時間，這是二次振搗的關鍵。在實際工程正式采用二次振搗前必須經試驗確定。在確定二次振搗時間時，既要考慮技術上的合理性，又要滿足分層澆筑、循環周期的安排，在操作時間上要留有余地。

3）改善混凝土的攪拌工藝。改善混凝土的攪拌工藝，可以提高混凝土的極限拉伸值，減少混凝土的收縮。可采用二次投料的砂漿裹石或凈漿裹石的攪拌新工藝。這樣不僅可提高混凝土強度，也可提高混凝土的抗拉強度和極限抗拉值。當混凝土強度基本相同時，可減少7%左右的水泥用量，同時也減少了水化熱。

4）控制混凝土的出機溫度和澆筑溫度。①控制出機溫度。對混凝土出機溫度影響最大的是石子及水的溫度。為了降低出機溫度，其最有效的辦法是降低石子的溫度。例如在氣溫較高的季節施工時，可在砂石堆場上搭設遮陽蓬，必要時也可在使用前沖洗骨料；②控制澆筑溫度。為了降低混凝土從攪拌機出料到卸料，泵送和澆灌振搗后的溫度，減少結構的內外溫差，一般按季節采取措施，如夏季施工時，在整個長度的水平輸送管道上覆蓋草包并經常噴灑冷水；在澆灌混凝土時，采用一個坡度、薄層澆灌、循序推進、一次到頂等措施來縮小混凝土暴露面積以及加快澆灌速度，縮短澆灌時間。

1.3 改善結構構造設計

1）合理配置鋼筋。①在構造方面進行合理配置鋼筋，對提高混凝土結構的抗裂性有很大作用。當混凝土墻板的厚度為400～600mm時，采取增加配置構造鋼筋的方法，能有效地提高混凝土的抗裂性能。配置的構造鋼筋應盡可能采用小直徑、小間距，按全截面對稱配筋是最合理；②在孔洞四周，增配斜向鋼筋、鋼筋網片；在變斷面處，可作局部處理使斷面逐漸過渡，同時增配一定量的抗裂鋼筋，這對防裂縫產生具有很大作用。

2）設置滑動層。混凝土由于邊界存在約束才會產生溫度應力，若遇到約束強的巖石類地基、較厚的混凝土墊層時，可在接觸面上設置滑動層，對減小溫度應力將起到顯著作用。滑動層的作法有涂刷兩道熱瀝青加鋪一層瀝青油氈等。

3）設置緩沖層。設置緩沖層，即在高低底板交接處等，用30～50 mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料作垂直隔離，以緩沖基礎收縮時的側向壓力。

1.4 加強混凝土的保溫養護

保溫的目的是減小混凝土表面與內部溫差及表面混凝土溫度梯度，防止表面裂縫的發生。保溫層兼有保濕的作用，保濕可以提高混凝土的表面抗裂能力。

1）大體積混凝土的養護要求。①在大體積混凝土保溫養護過程中，應對混凝土澆筑塊體的里外溫差和降溫速度進行監測，隨時掌握與溫控施工控制數據有關的數據，根據這些實測結果調整保溫養護措施以滿足溫控指標的要求。可采用目前在工程上常用的混凝土測定記錄儀進行溫度監測；②保溫養護的時間，應根據溫度應力加以控制確定，合理的保溫時間應從混凝土降溫時開始；③保溫養護過程中，應保持混凝土表面濕潤；④具有保溫性能良好的材料可以用于混凝土的保溫養護中,如塑料薄膜、草袋等；⑤在大體積混凝土養護過程中，不得采用強制、不均勻的降溫措施；⑥在大體積混凝土拆模后，應采取預防寒潮襲擊、突然降溫和劇裂干燥等措施。當采用木模板，而且木模板又作為保溫養護措施的一部分時，木模板的拆除時間應根據保溫養護的要求確定。

2）大體積混凝土的養護措施。蓄水養護，混凝土終凝后，在其表面蓄存一定深度的水，采取蓄水養護是一種較好的方法。這樣可以延緩混凝土內部水化熱的降溫速率，縮小混凝土中心和表面的溫度差值，從而可防止混凝土的裂縫開展。

1.5 落實混凝土的施工監測工作

在大體積混凝土的凝結硬化過程中，落實施工監測，及時摸清大體積混凝土不同深度溫度場升降的變化規律，隨時監測混凝土內部的溫度情況，有的放矢地采取相應的技術措施，確保混凝土不產生過大的溫度應力，避免溫度裂縫的發生，具有非常重要的作用。

2 小結

通過分析了大體積混凝土的裂縫控制方法，得出要控制混凝土的開裂的若干技術措施:①合理選擇原材料，優化混凝土配合比；②準確選用施工方法，提高施工質量；③改善結構構造設計；④加強混凝土的保溫養護；⑤落實混凝土的施工監測工作。