試論大體積混凝土裂縫產生原因及預防措施

計雄杰

（伊寧市城市建設總公司 新疆 伊寧 835000）

試論大體積混凝土裂縫產生原因及預防措施

計雄杰

（伊寧市城市建設總公司 新疆 伊寧 835000）

大體積混凝土由于體積龐大，表面積相對較小，澆筑混凝土后，水泥水化所產生的水化熱不斷積聚，致使混凝土內部與周圍環境形成較大溫差，導致混凝土產生裂縫。但只要施工時采取科學有效的預防措施，溫差裂縫是可以減少乃至消除的。

大體積混凝土；溫差裂縫；水泥水化熱；加強養護

1 大體積混凝土裂縫產生原因及其危害

1.1 水泥水化熱的影響

混凝土在凝結硬化過程中由于水泥的水化作用，會放出一定的熱量來，這種熱量叫水化熱。在常用的梁、板、柱混凝土澆筑時，由于它們的體積一般都較小，因而所產生的溫度應力也都小于混凝土的抗拉強度，不會使構件開裂。而當澆筑一些體積較大的混凝土基礎時，如大型設備基礎、筏板基礎、水庫大壩、攔洪壩等，由于混凝土體積龐大，水泥水化產生的熱量不可能從有限的表面很快散發出去，水化熱的不斷積聚，致使大體積混凝土內部產生相當高的溫度，與周圍環境氣溫形成較大的溫差，使混凝土內部產生較大的溫差應力；當溫差應力超過混凝土的抗拉強度時，混凝土就會產生裂縫。

1.2 水泥在硬化過程中由于游離水的不斷蒸發，導致混凝土產生收縮變形和收縮應力；當收縮應力大于混凝土的抗拉強度時，也會使混凝土內部產生裂縫。收縮應力和溫差應力疊加的結果，必然會導致大體積混凝土內部產生許多不規則裂縫。

1.3 施工技術的影響

1.3.1 混凝土澆筑方法不當。大體積混凝土在澆筑時，由于工程量大，常采用攪拌站集中攪拌或商品混凝土和泵送技術。在澆筑時如采用大面積滿鋪滿灌的方法，盡管是從里到外、自左至右分層澆搗，也難以將大量積聚在大體積內的水化熱很快排出，而是越積越多。

1.3.2 混凝土組成材料性能、砂率及水灰比的影響。

1）水泥。如選擇硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，由于水化熱和收縮變形均較大，是造成大體積混凝土裂縫的首要因素。

2）石子。石子是混凝土中的粗骨料，是混凝土構件中直接承重的。在滿足鋼筋間距和泵送要求條件下，應盡量選用較大粒徑石子；在石子外形上，碎石不規則和粗糙的外表可增加水泥凝膠對石子的粘結力，減少混凝土內部微裂縫的生成。

3）砂子。如砂子的細度模數偏小，且級配不良、含泥量大于2%，會直接影響混凝土強度和抗裂性能。砂率大小對混凝土收縮裂縫也有直接影響；砂率大，和易性好，對泵送有利，但會增加收縮變形；砂率小與水泥漿形成的砂漿對石子的粘結力小，混凝土硬化時容易產生收縮裂縫。

4）水灰比。實驗表明，通常使水泥完全水化所需水灰比約為0.43～0.44，但在無外加劑的情況下，為便于施工操作，水灰比均大于0.5，而加大用水量會使混凝土硬化收縮值增大，極易產生內部裂縫。

1.3.3 養護方法的影響。大體積混凝土澆筑后，如采取與普通梁、板、柱混凝土一樣的養護方法，只是澆水養護，仍難免會出現許多溫差裂縫，因此，還應同時采取有效措施，以保證混凝土內部最高溫度不超過70℃，內部與外表面溫差小于25℃。

1.4 裂縫帶來的危害

如上所述，大體積混凝土在施工過程中溫差應力和收縮應力疊加的結果，必然會導致其內部和外表面產生許多不規則裂縫，而外界腐蝕性介質（氣體或液體）會通過這些裂縫滲入混凝土內部，不斷腐蝕鋼筋和混凝土中的水泥石，嚴重影響結構的強度和耐久性，造成結構承載力降低、滲漏直至解體。

2 大體積混凝土裂縫的預防措施

2.1 為大幅度減少水化熱積聚，首先應弱化熱源，選用水化熱較低、水化速度較慢的礦渣硅酸鹽水泥或粉煤灰硅酸鹽水泥。

2.2 為減少混凝土在硬化過程中的收縮變形，可采用適當降低水泥強度等級、水泥細度和水泥用量及適當減少砂率的方法，并用摻加優質粉煤灰（Ⅱ級粉煤灰）和外加劑（高效減水劑）來確保混凝土的設計強度和施工流動性。

2.3 施工技術方面，應采取以下措施

2.3.1 采用“分區、跳倉、交叉作業”法，使混凝土內部的水化熱得以適時釋放，以減少水化熱的大量積聚；倉間接槎應控制在混凝土初凝前，以免出現冷縫。分倉以3m×3m為宜，梅花狀澆筑分倉混凝土。

2.3.2 嚴控組成材料品種和質量，嚴控水灰比和砂率。除優先選用水化熱較低的礦渣水泥或粉煤灰水泥及適量摻加Ⅱ級以上優質粉煤灰和高效減水劑外，采用細度模數為2.6～3.0的中粗砂，且級配良好、含泥量小于1%，砂率控制在45%左右；石子宜采用外形粗糙的碎石，材質以彈性模量較大的玄武巖、花崗巖、石英巖為最佳，其粒徑應以 20～40mm為主 （占 80%）、5～20mm 為輔 （占20%），含泥量小于1%；水灰比嚴格控制在0.50以內。

2.3.3 加強溫度監測和改進養護方法。為切實掌握和控制大體積混凝土在澆筑后的溫升情況以及混凝土內部與外表面、表面與周圍環境氣溫的溫差情況，以便有效地降低混凝土的總溫升和溫差，必須做好以下幾項工作：

1）控制入模溫度。夏秋季，攪拌前預先用冷水對石子、砂子噴淋降溫，攪拌時加入適量的冰屑代替拌合水，以降低混凝土的入模溫度，使其不高于20℃；冬春季，砂石料露天堆放時，其上應覆蓋塑料薄膜，以免冰雪混入砂石料中，以確保混凝土入模溫度不低于20℃，為下一步控溫、保溫創造條件。

2）布置測溫點。在基礎平面上按6m左右間距將測溫點布置成梅花狀，將其編號并標注在平面圖上，以便繪制溫度變化曲線圖。每個測溫點按三角形用木模板預留3個100×100mm測溫孔，孔深分別為100mm、1/2厚度和 （厚度-100mm），澆筑基礎、待混凝土初凝后將孔模取出，形成測溫孔。混凝土澆筑完6h后開始測溫：前5d每隔2h測一次溫，并記錄；后5d每隔4h測一次溫，并記錄，直至混凝土內部溫度與表面溫度之差在25℃左右時，停止測溫。

3）加強養護。混凝土初凝后，在夏秋季，應及時覆蓋塑料薄膜，防止表面水分和水化熱過快散發引起溫差和收縮裂縫；2d后，在基礎表面四周用低強度等級砂漿砌二皮磚作圍擋，內蓄高約8cm的水進行保濕、保溫養護；在冬春季，應及時覆蓋塑料薄膜，然后加蓋草簾等保溫材料進行保濕、保溫養護。草簾厚度應根據當天室外氣溫情況隨時增減，以確保混凝土表面溫度與內部溫度差不大于25℃為原則。養護10～14d。

4）上述用冷水噴淋石子降溫和覆膜、加蓋草簾或蓄水保濕、保溫養護等方法適用于大體積混凝土構件厚度不大于2m時；當厚度大于2m時則可增加采用在混凝土內部按適當間距預埋直徑約100mm的鋼管，用循環冷水進行降溫的方法，以便有效控制混凝土內部最高溫度不超過70℃；待混凝土內外溫差穩定在25℃時，即可將預埋管內冷水排除，用壓力泵將不小于C30的細石混凝土壓入鋼管內將其封閉，并繼續正常養護至規定養護期滿。

王靜］