大體積混凝土的裂縫原因及對策研究

白琳楊引強

河南工程咨詢監理有限公司（450016）

大體積混凝土的裂縫原因及對策研究

白琳楊引強

河南工程咨詢監理有限公司（450016）

介紹大體積混凝土裂縫的主要形式及其產生原因，從技術、施工、養護、溫度等層面入手，細致深入地分析了控制裂縫的對策，以選擇有效的施工技術，充分確保施工質量。

大體積混凝土；裂縫；原因；對策

大體積混凝土具有一系列非常明顯的特點，例如水泥用量相對較大，強度等級高，截面體積大。大體積混凝土的這些特點，使得水泥水化熱相對偏大，混凝土內部升溫速度非常快，無法在一個較短的時間內將熱量完全釋放出來，和混凝土表明產生很大的溫差，最終導致裂縫產生，嚴重影響到混凝土的質量以及建筑物的質量。鑒于這一方面的原因，怎樣有效控制混凝土溫度成為施工過程中亟需解決的第一個問題，還是充分確保混凝土質量的關鍵所在。

1 混凝土裂縫產生的具體原因與形式

大體積混凝土的溫度變化過程主要包括3個時期，即溫升期、降溫期、穩定期。混凝土澆筑以后，在第一個時期中，因混凝土水泥用量大、強度等級高、截面體積大等諸多方面的影響，使其內部升溫速度非常快。混凝土的導熱性能，使得內部溫度隨熱傳導距離呈線性衰減而散發慢。這樣大多數水化熱就會在澆筑體中積蓄，不能及時向外散發，導致混凝土內部升溫太快。這樣就造成溫度變形。在第二個階段，受到外部約束力的影響，混凝土發生內脹外縮，隨之就形成了溫度應力。當混凝土抗拉強度比其溫度拉應力小時，那么將產生裂縫。具體來說，大體積混凝土裂縫基本上包括以下幾種類型。

1）表面裂縫。澆筑混凝土之后，因其體積較大，其內部水化熱溫升大，同時非常難以散失，而其表面溫度散失速度相對較快，這樣就會內脹外縮，使其表層形成一定的拉應力。設混凝土內處于內外溫度平均值的點應力是零，則比平均值大的點是壓應力，反之則為拉應力。當混凝土表層溫度拉應力比其允許抗拉強度大時，就會出現表面裂縫。

2）深層裂縫。混凝土降溫需要很長的過程，內部溫度場非常復雜，混凝土便產生脫離基礎約束區域之外的裂縫，向縱深發展，隨后就產生了深層裂縫。

3）貫通裂縫。混凝土在冷卻收縮過程中，受到外部約束力的影響,混凝土澆筑體就會擠壓基礎，基礎會對混凝土產生反作用力，也就是拉應力，當該反作用力比混凝土的抗拉強度大的時候，就會產生貫穿裂縫。

總之，上述三種類型的裂縫，均會在很大程度上影響混凝土的性能。為充分確保混凝土質量，必須做好相應的措施，以減少混凝裂縫產生。

2 防止混凝土的裂縫產生的對策

2.1 做好技術控制工作

1）澆筑之前按照混凝土強度和工藝要求、澆筑順序、環境因素、結構類型等選擇合適的配合比，并且還要制訂相應的澆筑方案。

2）澆筑前必須準備好所有的保障措施，防止各種突發情況，例如停電等，以保證澆筑工作連續、均勻，防止出現薄弱層面與施工裂縫，對施工質量產生負面作用。

3）澆筑前必須先清理凈模板內雜物，還需要澆水潤濕。

4）檢查對水、電管線，測溫導線、預埋件的位置、盤管的設置情況，在測溫導線的位置配置臨時標志。

5）測量各車混凝土的坍落度，這個過程中必須認真進行記錄。

2.2 施工控制

1）施工開始之前，將每一項隱蔽驗收工作做到位，盡快掌握天氣狀況，以防止在不良的天氣下澆筑。

2）澆筑前應當提前作好準備，保溫設施、原材料、機械、人員必須全部就緒。如果進行連續澆筑，就應當準備夜間照明。

3）基礎混凝土澆筑需通過斜面分層或分段分層連續澆筑進行，通過層面散熱來減小溫度。為避免混凝土自然流淌過大或供應不及時而引起冷縫，需要對其坍落度進行控制，使其自然流淌低于7∶1，同時使其分層厚度處于30 cm范圍之內。為確保初凝前被上層混凝土覆蓋,控制混凝土初凝時間在2～3 h之內。

4）一定要對振搗工作人員實施培訓，使其掌握振搗標準與時間、分層厚度，同時必須認真執行。振搗工作人員必須安排布料，把握布料的時間，禁止在沒有振搗結束以前布料。

5）振搗過程中，應當確保振搗點均勻分別。通常情況下，常用振搗棒有效振動半徑R處于20～30 cm，因此，每振點的距離是1.5R，大約為50 cm。振搗棒移動間距必須在50 cm以內，振搗棒須插進下層混凝土5 cm，禁忌振筋振模。各個振點的延續時間主要取決于混凝土表面是否出現浮漿，是否不再沉落。為提高混凝土均勻性與密實度，澆筑后20min還需要實施二次復振，防止混凝土由于密實性不好而出現塌陷裂縫。

6）澆筑過程中必須準備1臺水泵，盡快將振搗過程中形成的泌水抽掉，避免出現離析。

7）澆筑后，需要在混凝土終凝前人工抹壓，收平拉毛后通過塑料膜將混凝土密封，降低混凝土表面收縮龜裂。

2.3 溫度控制

1）嚴格控制原材料,盡可能減小其入模溫度。①為降低水泥水化熱量，避免出現裂縫，應當使用低水化熱的水泥，控制其最小水泥用量。同時，粉煤灰的摻量必須≤15%。②控制坍落度，最好保持在120～160mm范圍內，入泵前坍落度損失值必須≤30mm/h,總損失值必須≤60mm。③選擇高效外加減水劑降低水泥用量，降低28d齡期混凝土的發熱量。④優化骨料級配，提高其粒徑，減少水泥用量。⑤骨料預冷。如果用加冰或加冰水拌和的方法無效時，往往會選擇骨料預冷的方法。

2）加快散熱。①斜面分層澆筑的方式能夠提高散熱面，使混凝土自然散熱。②預埋連通冷卻水管，利用盤管冷水循環的方式來降低溫度，將熱量排出去，使溫差降低。澆筑混凝土以后實施濕潤養護，養護時間大于一星期，以此來降低由于水分過快散發而引起的表面開裂。

2.4 養護控制

1）澆筑完成以后，為避免塑性收縮與面層起粉而引起開裂，在泌水結束、初凝前需要實施若干次搓壓。在終凝之前實施相應的收平拉毛操作，接著蓋上薄膜，附以保溫材料。

2）養護時間。C60、C60以上、抗滲混凝土等，應確保養護時間≥2周。對普通硅酸鹽水泥混凝土，養護時間必須≥1周。

2.5 測溫控制

1）施工與澆筑結束14d內，需要定時對混凝土內外溫差進行測量。如果溫差過大，就需要盡快選擇相應的防護策略,避免由于溫度應力引起裂縫。

2）確定測溫時間、測溫點分布。入模溫度必須≤30℃，在施工過程中，每班測量次數≥兩次。澆筑最大溫升必須≤50℃。覆蓋養護過程中，混凝土內部和表面溫差必須≤25℃。覆蓋養護完成或拆模過程中，混凝土內部和表面溫差必須≤25℃。澆筑體內相鄰兩測溫點的溫差必須≤25℃。降溫速率必須≤2℃/d。

①沿澆筑體厚度方向在混凝土底部、中部、表面設置測溫點，基礎表面內部位、各剖面的測溫點宜豎向、橫向對齊，間距應當＜1.0m，各剖面橫向設置的測溫點必須≥4個，間距必須≥0.4m，同時要小于10m。

②一切測溫孔都需要編號，測量其表面與內部各個深度溫度。

③測量過程中，按照現場的具體狀況，可以用預埋式溫度計進行檢測。測溫計放在測溫孔面層3mm之下，以避免外界氣溫的干擾。

④測溫的時候，需要按照記錄數據將每一個點的變化趨勢與斷面的溫度分布曲線畫出來。

⑤測溫頻率。澆筑后的前4天，也就是在溫升期，3～4 h測量1次。降溫期的三天之內8d測量1次。第8d一直到測溫完成，12 h測量1次。

⑥測溫結束時間。在混凝土溫度下降，面層下部位和外界溫差＜20℃的時候，可以結束測量。

溫度控制是做好裂縫防治的基礎工作。在施工過程中，需要按照項目具體狀況，認真分析，制訂合理的方案，從原材料、工藝、施工等諸多角度入手，最大限度地減小內外溫差，從而有效地控制混凝土裂縫的產生。

3 結語

為有效防治裂縫產生，應當重點做好技術控制、施工控制、溫度控制、養護控制、測溫控制等工作，從而提高混凝土質量。