大體積混凝土的裂縫原因分析與防治措施

楊 海 文

(山西省第二建筑工程公司，山西 太原 030013)

大體積混凝土的裂縫原因分析與防治措施

楊 海 文

(山西省第二建筑工程公司，山西 太原 030013)

主要對大體積混凝土裂縫的產生形式及原因進行了分析，并從技術、施工、養護、溫度等角度出發，探討了大體積混凝土裂縫的控制措施，以采取科學合理的施工技術，從而保證大體積混凝土的施工質量。

大體積混凝土，裂縫，溫度，控制

0 引言

由于大體積混凝土截面體積大、強度等級高，水泥用量大等特點，造成水泥水化熱較大，混凝土內部溫度升溫快，難以短時散發熱量，與表面混凝土的溫差大，超出正常溫差范圍，從而引起裂縫，對混凝土的質量形成嚴重的危害。因此如何控制好混凝土的溫度是大體積混凝土施工中必須解決的首要問題，是保證混凝土質量的根本。

1 混凝土裂縫形成原因及形式

大體積混凝土的溫度變化過程由溫升期、降溫期和穩定期等三個階段組成。混凝土澆筑后，在溫升期由于混凝土截面體積大、強度等級高、水泥用量大等因素，形成內部溫度提升快，且內部溫度由于混凝土導熱性能隨熱傳導距離呈線性衰減而散發慢。大部分水化熱將積蓄在澆筑體內，無法快速散熱，使體內溫度上升過高。從而必然引起溫度變形，在降溫期，在外部約束力的作用下，由于內脹外縮，產生溫度應力。混凝土的抗拉強度小于混凝土溫度拉應力時，就會有裂縫產生。大體積混凝土溫度裂縫的形式主要有表面裂縫、深層裂縫和貫通裂縫。

1)表面裂縫：混凝土澆筑后，由于混凝土結構尺寸相對較大，混凝土內部水化熱溫升大，不容易散失，表面溫度散失快，形成內脹外縮，表層產生拉應力。假設混凝土內處于內外溫度平均值的點應力為零，那么高于平均值的點為壓應力，低于平均值的點為拉應力，當表層溫度拉應力超過混凝土的允許抗拉強度時，將形成表面裂縫。

2)深層裂縫：在表層裂縫的基礎上，由于混凝土降溫的過程較長，在混凝土體內部溫度場復雜，出現脫離基礎約束范圍以外的裂縫，裂縫向縱深發展，形成了深層裂縫。

3)貫通裂縫：混凝土在冷卻收縮時在外部約束力的作用下，澆筑體對基礎產生擠壓，基礎對混凝土則產生大小相等、方向相反的拉應力，當此拉應力大于混凝土的抗拉強度，則引起貫穿裂縫。

由此可知，大體積混凝土產生表面裂縫、深層裂縫及貫穿裂縫，都對混凝土的抗滲性、整體性、穩定性、耐久性方面有嚴重的危害。為保證混凝土的澆筑質量，應通過對混凝土的拌和溫度、入模溫度、原材控制、配比控制、外加劑的摻用、施工控制等各方面進行有效控制，起到降低混凝土內部的水化熱溫升對混凝土溫度變化引起裂縫的影響，減少混凝土因溫度引起的裂縫產生。

2 大體積混凝土的裂縫控制措施

2.1 技術控制

1)混凝土澆筑前根據其結構類型、環境因素、澆筑順序、工藝要求、強度要求等確定配合比及編制澆筑方案。

2)做好澆筑前的各項保障工作，避免出現緊急停電、停水、交通不暢等突發情況，確保均勻、連續澆筑，避免出現施工縫和薄弱層面，影響混凝土的施工質量。

3)澆筑前應將模板內雜物清除干凈，并澆水潤濕。

4)對水、電管線、預埋件的位置、數量及測溫導線、盤管的設置進行驗收，并在測溫導線處設立臨時標志。

5)對每車混凝土進行坍落度測量，做好詳細的施工記錄。

2.2 施工控制

1)施工前，做好各項隱蔽驗收工作，及時了解天氣情況，避免在雨雪天氣進行澆筑。

2)混凝土澆筑前做好各項準備工作，人員、機械、材料及保溫設施要到位，連續澆筑要安排好夜間照明。

3)基礎混凝土澆筑采取分段分層或斜面分層連續澆筑，利用混凝土層面散熱，降低大體積混凝土的溫度。為防止因供應不及時或自然流淌太大而造成冷縫，控制混凝土的坍落度使混凝土的自然流淌不超過7∶1，分層厚度控制在300 mm內，為保證混凝土在初凝之前被上層混凝土覆蓋，將混凝土的初凝時間控制在2 h～3 h內。

4)振搗手必須經過培訓，清楚分層厚度、振搗時間、振搗標準，并能夠嚴格執行。振搗手應指揮布料、嚴格控制布料時機，在未振搗完畢前不得布料。

5)振搗作業中，振搗點要均勻排列，工地上使用的振搗棒的有效振動半徑一般為R=20 cm～30 cm，所以每振點的距離為1.5R=50 cm左右。

振搗棒移動間距應小于50 cm，振搗器應插人下層混凝土5 cm，不得振模振筋，不得碰撞盤管、各種埋件、鐵件、止水帶等。每一振點的延續時間以表面出現浮漿和不再沉落為度，為增加混凝土的密實度和均勻性，應在澆筑后一段時間內，一般在20 min左右對混凝土進行二次復振，從而避免因混凝土不密實造成塌陷裂縫。

6)澆筑時備用一臺水泵，及時抽掉因振搗產生的泌水，防止混凝土離析。

7)混凝土澆筑后，應用人工在混凝土終凝前進行多次抹壓，收平拉毛后采用塑料膜密封覆蓋，以便減少混凝土表面收縮龜裂。

2.3 溫度控制

1)做好混凝土原材控制，有效降低混凝土的入模溫度。

a.為減少水泥水化熱量，防止發生裂縫，混凝土配置可采用礦渣或火山灰類低水化熱的水泥，采用摻粉煤灰的方法控制其最小水泥用量不超過275 kg/m3。但粉煤灰的摻量不大于15%。

b.混凝土坍落度宜控制在(140±20)mm，入泵前坍落度每小時損失值不應大于30 mm，坍落度總損失值不應大于60 mm。

c.采用高效外加減水劑減少水泥用量，使28 d齡期混凝土的發熱量減少。

d.改善骨料級配，增大骨料粒徑，以減少每立方米混凝土的水泥用量。

e.對骨料進行預冷。采用加冰或加冰水拌和混凝土，當加冰拌和不能滿足要求時，通常采取骨料預冷的辦法。例如在澆筑面上搭涼棚。

2)加速混凝土散熱。

a.采用斜面分層澆筑可增加散熱面，自然散熱冷卻降溫，適當延長間歇時間，延長散熱時間。

b.在混凝土內預埋連通冷卻水管，通過盤管冷水循環進行降溫。將內部熱量排出，減小溫差幅度，使內外溫差控制在25 ℃以內，澆筑后進行不少于一周的濕潤養護，減小水分散發過快造成的表面開裂。

2.4 養護控制

1)混凝土澆筑后，為防止面層起粉及塑性收縮產生開裂，在泌水結束、初凝前應進行多次搓壓，并在終凝前對表面進行收平拉毛，邊收面邊覆蓋一層薄膜，然后在塑料薄膜上覆蓋保溫材料進行養護。

2)養護時間要求：對混凝土強度等級C60及以上的混凝土、抗滲混凝土，大摻量礦物摻合料及緩凝型外加劑配制的混凝土，其養護時間不應小于14 d。對采用礦渣硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥配置的混凝土，其養護時間不應小于7 d。

2.5 測溫控制

1)在混凝土施工和澆筑完2周內，應按時測定混凝土內外溫差；連續測設混凝土表面溫度、大氣溫度、澆筑體內部溫度，發現溫度變化范圍超出可控值時，及時采取必要的防護措施，防止因溫度應力造成混凝土的表面裂縫和貫穿裂縫。

2)混凝土測溫點的布置、測溫時間頻率的確定。混凝土入模溫度不宜大于30 ℃，施工中，入模溫度的測量，每班不少于2次。混凝土澆筑最大溫升不宜大于50 ℃。在覆蓋養護階段，混凝土體表以內40 mm～100 mm位置處的溫度與混凝土體表面溫度差值不應大于25 ℃，結束覆蓋養護或拆模時混凝土體表以內40 mm～100 mm位置處的溫度與混凝土體表面溫度差值不應大于25 ℃。混凝土澆筑體內部相鄰兩測溫點的溫差值不應大于25 ℃。混凝土降溫速率不宜大于2 ℃/d。

a.測溫點布置應沿混凝土澆筑體厚度方向在澆筑體的底部、中部和表面設置溫度測點，基礎表面內 40 mm～80 mm 位置；每個剖面的測溫點宜豎向、橫向對齊，且不宜大于1.0 m；每個剖面橫向設置的測溫點不應少于4處，間距不應小于0.4 m且不應大于10 m。

測點必須具有代表性和可比性。

b.所有測溫孔均應編號，進行混凝土內部不同深度和表面溫度的測量。

c.測量混凝土溫度時，根據現場條件，可采用熱電偶、熱敏電阻等預埋式溫度計檢測混凝土的溫度。測溫計應設置在測溫孔低于面層3 mm以下，防止受到外界氣溫的影響，造成溫度計量不準確的后果。

d.測溫過程中應根據溫度記錄及時描繪出各點的溫度變化曲線和斷面的溫度分布曲線。

e.測溫頻率：在混凝土澆筑后的前4天即溫度上升階段每2 h～4 h測一次，溫度下降階段的3 d時間內每8 h測一次，第8天至測溫結束每12 h測一次。

f.測溫結束時間：在混凝土溫度下降，混凝土面層下40 mm～100 mm 位置的溫度與環境溫度的差值小于20 ℃時，可停止測溫。

溫度控制是大體積混凝土防治裂縫的前提條件，在施工中應根據工程實際情況進行科學的研究分析，制定切實可行的施工方案，從原材，工藝，施工等各個方面采取措施降低混凝土內外溫差，這樣就能夠有效地控制混凝土裂縫的產生，從而保證大體積混凝土的質量。

[1] GB 50666—2011，混凝土結構工程施工規范[S].

[2] 王玉鎖.大體積混凝土裂縫成因及控制技術研討[J].山西建筑，2014，40(6)：113-114.

On analysis of reasons for cracks on large concrete and prevention measures

Yang Haiwen

(ShanxiSecondArchitecturalEngineeringCompany,Taiyuan030013,China)

The paper mainly analyzes the forms and reasons for large concrete cracks, and explores the sound controlling measures of the large concrete cracks from techniques, construction, and maintenance, temperature, so as to adopt scientific and reasonable construction techniques and ensure the construction quality of large concrete.

large concrete, crack, temperature, control

2014-11-28

楊海文(1968- )，男，工程師

1009-6825(2015)04-0105-02

TU746.3

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