淺談大體積砼施工中裂縫的產生及預防

馬治鈞

（陜西宏遠建設（集團）有限公司嵐皋分公司，陜西 安康 725400）

1 大體積砼開裂的特征

大體積砼的變形荷載過大就會使砼產生溫度裂縫，它與外荷載裂縫有兩點區別：（1）溫度裂縫產生的原因是水化過程使內部溫度升高導致砼內部產生體積形變，若溫度應力大于砼抗拉強度就會出現溫度開裂現象；（2）大體積砼的內部在開始時是由溫度形變才產生溫度應力的，膠凝材料水化放熱是導致內部溫度升高的主要原因，同時膠凝材料的水化放熱又與齡期成正比，所以大體積砼在初期常常會由于水化反應而使溫度應力產生變化，并且這種變化到溫度開裂產生是一個緩慢的過程，所以大體積砼的溫度應力要用分段疊加法計算得出。

2 大體積砼溫度和溫度應力計算

2.1 砼內部最高溫升值。基礎底板砼內部中心點的溫度升高峰值就是這個值，這個值通常小于絕熱溫升值，通常砼澆筑3天后便會出現該溫度，自此溫度便在此趨于穩定，最后慢慢降低。一般砼內部的最高溫升值是69℃，所以要把砼表面溫度掌握在44℃上下。

2.2 溫度應力計算。砼澆筑后，當水化熱為最大時，就要計算由于溫差和時間差產生的溫度應力。一般使用425號硅酸鹽拌合砼，待養護溫度達到20℃左右時，18天齡期的強度便能達到要求強度的85%，如果再添加JM-3防水劑，它的齡期甚至能達到要求強度的95%。C40砼的抗拉強度設計值為1.71MPa/mm2，設計強度的95%為1625N/mm2.

水化熱產生的最高溫度一般為3～5天， 砼 表 面 的 溫 度 為 18～20℃，還要使用425的硅酸鹽水泥，強度要在37%～50%之間，也就是C20的強度。如溫差控制在：△T=T1-T2=69-44=25 ℃ H（t）=0.35σ1（+）=1.0×10-5×2.246×104×25/2×0.35=0.98＜1.1（N/mm2）符合要求。如溫差△T控制在25℃以上如30℃時，H（t）=0.35σ1=1.0×10-5×2.246×104×30/2×S（t）=1.18N/m m2＞1.1Ν/mm2（承臺則會開裂）。

3 砼裂縫產生的原因分析

3.1 水泥水化熱。水泥進行水化時要放出大量熱能，溫度應力與溫差呈正相關，溫差越大溫度應力就越大。砼降溫收縮變形受溫度應力的約束與砼齡期呈正比，砼齡期越大約束力越大，裂縫的產生正是因為砼所能承受的力遠遠小于溫度應力。水泥的水化熱與水泥總量﹑水泥品種聯系緊密，單位時間釋放的熱量與砼齡期呈正比。砼內部的結構由于表面熱量的隨意散發而在建筑后的3～5天出現溫度的最大值。

3.2 外界氣溫的變化。開展大體積砼施工時，外界氣溫的影響會使砼裂縫出現。因為砼內部結構不容易散熱，高溫情況持續較長。外界氣溫降低時，砼內外溫差變大，就容易形成砼裂縫。

3.3 砼的收縮變形。砼在空氣中硬化時體積變小，即砼收縮。砼中約有80%的水分用來保證砼在澆筑過程中有足夠的和易性，最終會蒸發，20%的水分會在水泥水化中起作用。當無外力壓迫時砼自發變形，當有外力約束時會出現收縮應力，便會使砼開裂。

4 大體積砼裂縫預防措施

4.1 選擇合適的原材料：（1）水泥。大體積砼會產生水泥水化熱太高且難以散發的現象，這與砼表面形成了巨大溫度差，會使砼內外部形成溫度應力，導致砼裂縫。所以在水泥的選擇上應為中﹑低。熱水泥品種，能降低水泥的水化熱在砼內部生成的水化熱。如果施工條件溫度太低，就要使用425號礦渣酸鹽水泥；若氣溫正常，選擇425號普通硅酸鹽水泥更佳。（2）改善粗細骨料級配。為增強砼的和易性，可用粗骨料進行配置，不僅能減少水泥和水的用量，還能提高砼的抗壓強度。選擇粗骨料時，應考慮其澆筑工藝﹑橫版形狀等，因此可選擇使用粒徑5～2毫米的小碎石。砼的用料比例要合適，且不停攪拌，用來防止砼因粗骨料增大引起的離析，這會使振搗和澆筑工作更好。砼所需的另一種是細骨料，與粗骨料相似的是減少水泥和水的用量降低水泥水化熱，減少砼發生收縮的可能性。（3）添入粉煤灰外加料：一定量的粉煤灰加入到砼中可減少水泥的用量和和水化熱，同時增加和易性。增加和易性有利于砼的特殊的澆筑方式泵送，但過量的粉灰煤會降低砼在筑澆后的早期抗拉強度和極限拉伸力。我們應該控制粉煤灰的用量來防止砼表面出現裂縫，這在對抗裂縫有要求的工程用尤為重要。（4）滲入外加劑。水灰比不變時，在砼中加入減水劑可減少水的用量。木鈣減水劑降低了水的表面張力而使水泥顆粒更易蒸發。使用減水劑除了能降低用水量外，還能抑制砼裂縫。因為膨脹劑價格高且質量不是太高，在選擇時應慎重，先試驗其成效。

4.2 改善構造設計：（1）合理配筋：除砼本身的影響，外部條件也會影響裂縫的產生。合適的配筋方案可增強砼的對抗性，有利于在適當的地方增加負彎矩街。鋼筋的間距和直徑都較小時會增強砼的抵抗貫穿力，而配筋率過小會造成砼的抗裂性較差。（2）避免應力集中。預埋鐵件的附近要安裝小型鐵絲網，以避免誤差應力引起的裂縫，并避免發生砼開裂。除外，還可通過在砼內增加纖維網的方法增強砼的堅韌性和延展性。

4.3 澆筑過程中采取的措施：（1）全面分層。在筑澆砼時，應注意底層砼硬化前要被新砼覆蓋。考慮到鋼筋的疏密性有差異，要用全面澆筑法澆筑第一層砼，再在上層砼凝結前澆筑好下一層，直至澆筑工作完全結束。但該方法不適用于大規模澆筑，主要是操作太麻煩。如果面積過大還要分成兩部分，由中間至兩邊。（2）分段分層砼澆筑。這種澆筑方式用于結構較薄的砼，通常其施工長度和面積都較大，是一種砼供應趕不上需求速度時所使用的澆筑方案。應由最低層起把施工面積劃分為幾段，并要確定砼澆筑的制定距離再進行下一層的澆筑。把這段長度澆筑好后，趁低層砼沒硬化繼續分層澆筑下一段。

大體積砼施工技術在一項技術中十分重要，砼施工技術的好壞決定了工程的質量。在現實生活中存在的砼開裂情況是能夠用上述的方式來進行預防﹑避免的。還要采取最適宜的設計方案﹑材料﹑技術，以最大程度的減少砼裂縫的產生。

[1]葉琳昌，沈義.大體積砼施工[M].北京：中國建筑工業出版社.1987.

[2] 張高峰.大體積砼施工裂縫的預防與控制[J].科技致富向導，2012（20）.