淺談大體積混凝土裂縫成因及應對措施

（浙江天科建設有限公司，311227）

【摘要】由于溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性以及結構不合理等原因，造成混凝土在施工過程中產(chǎn)生裂縫。本文主要對大體積混凝土溫度裂縫的成因、防治措施及施工技術方面作了詳細的闡述。

【關鍵詞】大體積混凝土；裂縫；施工技術

隨著建筑業(yè)的快速發(fā)展，施工過程中常遇到大體積混凝土結構，由于其具有體積大、整體性要求高，往往不宜留置施工縫等特點，因此對混凝土的施工技術提出了更高的要求，必須采取措施解決大體積混凝土的施工問題，避免混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，影響結構安全和正常使用，才能確保施工質量。

1 大體積混凝土在溫度應力作用下產(chǎn)生的裂縫

大體積混凝土 施工階段所產(chǎn)生的裂縫，一方面是混凝土內(nèi)部因素：由于內(nèi)外溫度差而產(chǎn)生的；另一方面是混凝土的外部因素：結構的外部約束和混凝土各質點間的約束，阻止混凝土收縮變形，混凝土抗壓強度較大，但是拉力且很小，所以溫度應力一旦超過混凝土能承受的抗拉強度時，即會出現(xiàn)裂縫。

1.1 表面裂縫。由于混凝土的澆筑體積大，表面系數(shù)比較小，積聚在內(nèi)部的水泥水化熱不易散發(fā)，混凝土內(nèi)部溫度將顯著升高，而混凝土外部則散熱較快，這樣形成較大的內(nèi)外溫差。根據(jù)熱脹冷縮原理，中心部混凝土膨脹速率要比表面混凝土大。因此，混凝土中心與表面各質點間的內(nèi)約束以及來自地基及其他外部邊界約束的共同作用，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應力，混凝土表面產(chǎn)生拉應力。當溫差應力達到一定數(shù)值時，表面拉應力超過當時混凝土的極限抗拉強度，會在混凝土表面產(chǎn)生表面裂縫。這種裂縫多發(fā)生在混凝土澆筑后的升溫階段。

1.2 貫穿裂縫。隨著水泥水化反應的結束及混凝土的不斷散熱，大體積混凝土有升溫階段過渡到降溫階段。由于不斷散熱冷卻產(chǎn)生收縮，再加上混凝土硬化過程中混凝土自身的收縮，由于降溫階段混凝土中心部分與表面部分的冷縮程度不同，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生較大的內(nèi)約束，同時地基與邊界條件也對收縮的混凝土產(chǎn)生較大的外約束。內(nèi)外約束的作用，會產(chǎn)生很大的收縮應力，如果收縮應力超過當時混凝土極限抗拉強度，就會在混凝土結構中產(chǎn)生裂縫，有時會貫通整個截面。

2 大體積混凝土裂縫的應對措施

2.1 降低混凝土的澆筑溫度。混凝土原材料的預冷卻，不僅可以降低混凝土的澆筑溫度，而且還可以削減混凝土內(nèi)部的最高溫度，并減少最高溫度與穩(wěn)定溫度之間的差值，從而把混凝土內(nèi)的溫度變化控制在允許范圍之內(nèi)，以防止裂縫的產(chǎn)生。所以澆筑時可用冷卻拌和水或摻冰屑、預冷骨料等方法配合使用。

2.2 降低水泥水化熱。（1）施工時宜優(yōu)先采用水化熱低、初凝時間較長的礦渣水泥。（2）避免用高強度混凝土，盡可能選用中低強度混凝土，也可采用60d設計強度代替28d設計強度。（3）在滿足設計要求的前提下，應盡量減少水泥用量，以降低混凝土的絕熱溫升。具體方法：A.選用適當?shù)木從齽ㄈ缒举|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(xiàn)，同時可減少拌和用水，節(jié)約水泥，降低水化熱；加入外摻料（如粉煤灰），不僅能代替部分水泥的功能，減少用水，還能夠改善混凝土的可泵性。B.粗骨料宜采用連續(xù)級配，細骨料宜采用中砂。粗骨料應選取粒徑大、強度高、級配好的骨料，以獲得較小的孔隙率及表面積，從而減少水泥的用量，降低水化熱，減少干縮，減小混凝土裂縫的開展。C.根據(jù)施工具體條件，在澆筑混凝土時投入適量的毛石，能夠吸收大量的熱能，并且節(jié)約大體積混凝土的原材料，但是要注意在澆灌過程中，應嚴格控制毛石塊的體積不超過總體積的25%。

2.3 提高混凝土極限抗拉強度。（1）選擇良好級配的粗細骨料，嚴格控制其含泥量，若超過規(guī)定，會降低大體積混凝土的抗拉力并增加混凝土的收縮力，這種情況下就極易產(chǎn)生裂縫，影響工程質量。（2）對澆筑后的混凝土在初凝前，進行二次振搗，能有效避免混凝土由于水平鋼筋下部產(chǎn)生的水分及空隙等，以此提高鋼筋與混凝土之間的凝聚力，防止因混凝土沉落而出現(xiàn)的裂縫，并能以此降低混凝土內(nèi)微裂的現(xiàn)象，提高混凝土的密實度；在澆筑完畢到混凝土初凝之前，粗抹面一次，混凝土接近終凝時，采取二次抹面壓實措施，消除混凝土表面的龜裂裂縫。（3）加強早期養(yǎng)護，并在澆筑后及時排除表面積水，以提高混凝土早期齡期抗拉強度，減少收縮變形。（4）在大體積混凝土表面及內(nèi)部設置必要的溫度配筋，以改善應力分布，防止裂縫的出現(xiàn)。

2.4 改善約束條件，削減溫度應力。（1）采取分層或分塊澆筑大體積混凝土，合理設置水平或垂直施工縫，盡量擴大澆筑工作面，放慢澆筑速度和減少澆筑厚度，以保證混凝土在澆筑中有一定的散熱機會；或在適當?shù)奈恢迷O置施工后澆帶，以降低約束程度，并減少每次澆筑長度的蓄熱量，以防止水化熱的積聚，減少溫度應力。（2）對大體積混凝土基礎與巖石地基，或基礎與厚大的混凝土墊層之間設置滑動層，如采用刷熱瀝青或鋪卷材；在垂直面、鍵槽部位設置緩沖層，可用鋪設30---50毫米厚瀝青木絲板或聚苯乙烯泡沫塑料，以消除嵌固作用，釋放約束應力。（3）采用合理的平面設計，避免截面突變，從而減少約束應力。

2.5加強施工中的溫度控制。（1）為了掌握大體積混凝土的溫度變化規(guī)律，及時了解溫差對大體積混凝土質量的影響，采用常規(guī)測量技術，進行布點觀測。混凝土的中心溫度與表面溫度之間的差值，混凝土表面溫度與室外空氣中最低溫度之間的差值，均應小于20℃，經(jīng)過計算確認結構物混凝土具有足夠的抗裂能力時，允許溫差不大于25℃，要及時調整保溫及養(yǎng)護措施，使混凝土的溫度梯度和溫度不致過大，以有效控制有害裂縫的出現(xiàn)。（2）大體積混凝土在不同季節(jié)，應采取不同的養(yǎng)護措施。夏季及常溫應在澆筑后及時灑水養(yǎng)護，以保持混凝土表面經(jīng)常濕潤為原則，模板上也應經(jīng)常灑水，夏季應避免烈日暴曬。冬季大體積混凝土澆筑時，為防止表面散熱過快，造成過大的內(nèi)外溫差，應在外部覆蓋保溫材料或進行短時加熱，對大面積的底板面，一般可采用先一層塑料薄膜后二層草包作保溫保濕養(yǎng)護，草包應迭縫鋪放。應盡可能多養(yǎng)護一段時間。混凝土拆模后迅速回填土方以利保溫。（3）必要時還可以在澆筑混凝土時預埋鋼管，混凝土硬化過程中用循環(huán)水進行人工導熱，以降低核心部分混凝土溫度。（4）調整鋼筋配置方案。對于較厚大的混凝土底板，建議設計單位在配筋率不變的情況下，減小鋼筋直徑，加密鋼筋間距，考慮到散熱速度，在底皮鋼筋和頂皮鋼筋之間每平方米設一根溫度分布筋，上下采用搭接焊，連通的鋼筋能快速把中間熱量傳遞出來，減小裂縫產(chǎn)生的比例。

2.6 摻入適量UEA膨脹劑，有效地補償混凝土干縮冷縮，從而防止或減少收縮裂縫。

3 大體積混凝土的澆筑

常采用的方法有以下幾種：（1）全面分層，即在第一層全部澆筑完畢后，再回頭澆筑第二層，此時第一層混凝土尚未初凝，如此逐層連續(xù)澆筑直至完工。采用這種方案，適用于結構的平面尺寸一般不宜太大，施工時宜從短邊開始，沿長邊推進比較合適。必要時可分成兩段，從中間向兩端或從兩端向中間同時進行澆筑。（2）分段分層，即將基礎劃分為幾個施工段，從底層開始澆筑，第一段澆筑到一定距離后澆筑第二層，如此依次向前澆筑其他各層。由于總的層數(shù)不多，所以澆筑到頂后，第一層末端的混凝土還未初凝，又可以從第二段依次分層澆筑。這種方案適用于單位時間內(nèi)要求供應的混凝土較少，不像第一種方案那樣集中。適用于結構物厚度不太大而面積或長度較大的工程。（3）斜面分層，即混凝土由底一次澆筑到面，要求斜面的坡度不大于1/3，適用于結構的長度大大超過厚度3倍的情況。振搗工作從澆筑層斜面的下段開始，逐漸上移，以保證混凝土的澆筑質量。

綜上所述，大體積混凝土施工的技術十分復雜，為了有效避免裂縫的產(chǎn)生，應從設計、施工工藝、材料選擇以及后期的養(yǎng)護工作等多方面因素，加強對大體積混凝土施工的分析，并采取積極有效的防控措施，以實現(xiàn)綜合治理原則，能夠從根本上提高建筑施工的質量，保證建筑物使用功能的發(fā)揮。

參考文獻

[1]丁紅巖等，《高層建筑施工》，天津大學出版社。2004.11.

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