大體積混凝土裂縫控制研究

【摘 要】大體積混凝土在現代建筑中隨處可見，大體積混凝土裂縫現象普遍存在，本文結合當前造成大體積混凝土裂縫的原因和可以采取的有效措施，從建筑結構設計和施工質量控制兩個大的方面進行探討。

【關鍵字】大體積混凝土；裂縫控制

前言：

隨著我國經濟的發展和科技的不斷進步，我國的基礎設施建設的力度逐漸加強，大體積混凝土的運用也越來越普遍與普通混凝土結構相比，更容易因為溫度變化而出現裂縫的現象。如何減少和避免大體積混凝土出現裂縫的現象，主要可以從建筑工程結構設計和施工質量控制兩個方面進行把握，以確保工程的質量，降低建筑在使用中的不安全系數。

一、大體積混凝土的概念介紹及其產生裂縫的原因

大體積混凝土是結構尺寸已經達到必須采取措施、妥善處理溫度的變化以減少或者消除變形引起的應力，且必須把裂縫開展控制到最小程度的混凝土。大體積混凝土通常用于建筑中的設備基礎，高層建筑中的地下室底板、結構轉換層，各類結構部分厚大樁承臺或基礎底板以及橋梁的墩臺等。

大體積混凝土出現裂縫的主要原因主要有兩個方面，一是大體積混凝土在澆筑完成之后，水化熱聚集在內部不容易散發，出現內外溫差過大的現象，混凝土內部則產生壓應力外部產生拉應力，進而產生裂縫。在混凝土澆筑后期混凝土內部逐漸冷卻會產生收縮，這時由于受到基底或者已經澆筑的混凝土的約束，接觸處將會產生較大的剪應力，造成混凝土的正截面產生拉應力，就會產生裂縫，甚至會貫穿整個混凝土的斷面，這兩種裂縫都是由于變形變化造成的，另外一種裂縫則是由于外部荷載（動、靜荷載）和次應力引起的裂縫。

二、在設計環節可以采取的有效措施

1、結構設計方面可以采取的措施

1.1 保證結構的整體性

在進行結構設計的時候，要盡可能保證結構的整體剛度，防止因房屋不均與沉降引起結構內部拉應力、剪應力，從而降低了結構抵抗溫度應力的能力。

1.2 合理配筋

現澆混凝土樓板配筋方面，盡量使用直徑較細間距較密的配筋方案，做到“細一點、密一點”，保證結構全截面含筋量在0.3％～0.5％，根據實踐經驗，含筋量在0.3％一下的時候，對混凝土裂縫的控制作用不大，而大于0.5％時，由于鋼筋是熱的良導體又容易引起混凝土的收縮裂縫，為了避免由于溫度和收縮作用產生的應力集中導致結構裂開的現象，在孔洞和變截面處應該增配鋼筋或設置過渡段。

2、施工設計時合理設置施工縫

在進行大體積混凝土澆筑的時候，對于面積較大但是厚度不大的結構，可以不設置施工縫，直接整體連續澆筑，對于面積都較大首先可以設置后澆帶，將需要澆筑的結構分為若干段，通常在結構混凝土施工完成40天之后再澆筑后澆帶混凝土，其次可以間隔分段，間隔一段澆一段，相鄰兩段之間的澆筑周期不少于5天；對于厚度較大的混凝土，可以在水平方向上分為幾個施工層，層與層之間的結合處按施工縫處理，層的厚度一般在0.6～2mm之間，上下兩層澆筑的時間間隔控制在5～7天；對于約束離交大的巖石類地基或較厚的混凝土墊層時，則需要設置滑動墊層，一般滑動墊層設置在基地、墊層與基礎的接觸面上或者基礎端梁1/4的區段內，設置的滑動墊層既可以在混凝土上刷一層3～5mm的瀝青膠或者兩層瀝青油氈，也可鋪設50mm的黃砂或石屑；在底板的地梁、坑內水溝等鍵槽部位，為了避免混凝土對基礎收縮產生的側向壓力，可以用厚度為30～50mm的聚苯乙烯泡沫或者瀝青木絲作為垂直的隔離物。

三、施工過程中的質量控制措施

1．材料控制

在大體積混凝土澆筑的過程中涉及到的材料主要包括：水泥、骨料、摻和料、膨脹劑以及外加劑。水泥的含堿量應小于0.6％，還應該進行水化熱檢驗，7天的水化熱不宜大于250KJ/Kg；骨料主要包括粗骨料和細骨料，應根據國家的相關規定進行嚴格的把關；摻和料主要作用是對混凝土起到補償收縮作用，減少其溫度應力，摻和料的含堿量控制在0.75％以內；外加劑一般是指高效的緩凝劑和減水劑，可以減少水泥的用量，推遲水化熱的峰值期，應該有7天、28天的收縮試驗報告。

2．優化混凝土的配合比

優化混凝土的配合比是為了降低混凝土的干縮與溫差收縮，混凝土的配合比設計應確保混凝土達到設計強度等級，并且其收縮性最小、耐久性達到指標的規范要求。主要包括以下三點：一是采用最低膠凝材料和水泥用量，進而來減少混凝土的水化熱和干縮值，二是在滿足規范和設計要求的前提下提高粉煤灰的摻量以降低混凝土的水化熱，三是盡量減少水的用量，降低混凝土的水膠比，提高混凝土的密實度，降低混凝土的孔隙率，減少混凝土的收縮。

3．合理選用混凝土澆筑和振搗方案

混凝土澆筑根據實踐經驗，一般有三種方式：一是全面分層，即第一層澆筑完畢還沒有初凝時再澆筑第二層，一般適用于結構的平面尺寸不大的情況；二是分段分層，即從底層開始，澆筑至一定距離后澆筑第二層，依次向前澆筑其他各層，這種方法適用于單位時間內要求供應的混凝土較少，結構物厚度不太大、面積或者長度較大的工程；三是斜面分層澆筑，要求坡度不大于1/3，即混凝土從下端開始逐漸上移，振搗器需要在斜面的上、下各布置一道振動器，這種一般適用于結構的長度遠遠超過厚度的3倍的情況下。

4．加強混凝土養護措施

4.1 混凝土養護具有極其重要的意義

大體積混凝土澆筑完畢，為了保證混凝土有良好的硬化條件，防止早期干縮產生裂縫，應該加以覆蓋和澆水養護，普通的硅酸鹽水泥混凝土的養護時間不得少于14天，其他的水泥則不應少于21天。

混凝土養護根據季節的變化，一般有降溫法和保濕法兩種手段，在夏季施工的時候就應該著重進行降溫，可以使用草袋覆蓋、灑水養護或噴刷養生液養護，而冬季施工時，則主要是進行保溫養護，提高混凝土表面的溫度，減少混凝土的內外溫差。

4.2 混凝土養護需要注意的要點

首先，為了掌握大體積混凝土的升溫和降溫的變化規律以及溫度對各種材料產生的影響，需要對大體積混凝土進行溫度的控制。大體積混凝土溫度變化最大的時間為澆筑后1～72h之間，這個過程需要每隔2h進行一次測量，4～7天階段每隔4h測量一次，其后為每隔8h，整個測量過程不少于20天，并對測得的結果進行詳細的記錄，整理繪制溫度曲線。

其次，在測溫階段，如果出現混凝土內外溫差超過極限值的時候，要及時采取有效地措施降低混凝土內部的溫度，一般采用的方式為：導溫管加冷卻水循環的方法。

四、大體積混凝土的裂縫檢查與控制要點

大體積混凝土的裂縫應該以預防為主，但是我國目前采用的防止裂縫的安全系數較小，實際情況復雜多變。根據實際情況，一般出現表面裂縫時對整體結構沒有影響，不需要進行特殊處理，而出現貫穿裂縫則應該采取措施及時消除，一般采用風鎬、風鉆或者人工將裂縫鑿出，在鑿槽的里面澆筑混凝土，如果裂縫很深，則可以在混凝土充分冷卻之后，在裂縫處鋪設1～2層鋼筋之后繼續澆筑，如果裂縫比較嚴重就采用水泥灌漿或者化學灌漿，前者適用于裂縫寬度大于0.5mm，后者則適用于裂縫寬度不大于0.5mm的裂縫，使用的材料一般是環氧-糠丙酮系等材料。

五、結語

大體積混凝土的裂縫控制是一個系統的工程，要從設計、施工、材料等各個方面進行綜合控制，在進行大體積混凝土的施工時候，一定要及時反饋施工現場的信息，這樣便于設計者及時掌握信息并對方案進行合理的調整，保證設計的指導作用，同時結構設計人員也應該盡量多地到施工現場，了解具體的施工工藝，以便積累實踐經驗，優化設計以提高設計水平。

參考文獻：

[1]朱伯芳.大體積混凝土溫度應力與溫度控制[M] .中國電力出版社. 2001

[2]金濤.陳軍科.高層建筑基礎大體積混凝土抗裂措施分析[J].北京中國建筑工業出版社. 2000[9]

作者簡介：

彭作軍，男，生于1971年，重慶市人，博士生，研究方向：工程項目管理、建筑設計施工與房地產系統工程研究。