大體積混凝土裂縫控制技術淺析

杜 鵬 王 敏 李 艷

(焦作大學，河南 焦作454000)

1 基本概念

大體積混凝土目前在國際上沒有統一的定義。美國混凝土學會的定義是:任何現澆混凝土，其尺寸到達必須解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，即最大限度減少開裂影響的，即稱為大體積混凝土。日本建筑學會的標準定義是:結構斷面最小尺寸在80 cm 以上;水熱化引起混凝土內的最高溫度和外界氣溫之差，雨季超過25 ℃的混凝土，稱為大體積混凝土。我國《GB 50496－2009 大體積混凝土施工規范》對大體積混凝土作了如下定義:大體積混凝土是指混凝土結構物最小幾何尺寸在1 m 以上的混凝土，或預計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導致有害裂縫產生的混凝土。

2 常見問題及危害

混凝土屬于剛性體，主要特點為抗壓強度高、抗拉強度低、延伸率微小、易產生收縮裂縫。由于大體積混凝土澆筑的量比較大，水泥在凝結硬化過程中要散發大量的水化熱，從而使混凝土內部溫度升高，所以混凝土澆筑后會形成比較大的內外溫差，就會存在一定溫度應力，從而形成變形裂縫。因此解決大體積混凝土裂縫成為當前必須解決的問題。

大體積混凝土裂縫按出現的深度不同可以分為貫穿裂縫、表面裂縫、深層裂縫。這些裂縫會帶來一系列的建筑工程質量問題，首先混凝土表面裂縫的存在會影響構件美觀;其次表面裂縫對混凝土的耐久性也產生一定的影響，由于裂縫直接嵌入結構體，所以將減小混凝土保護層厚度，給鋼筋銹蝕留下隱患;另外施工時要對裂縫進行二次處理，費工費料。

3 裂縫形成因分析

主要有兩方面的因素:一是內部因素，主要指由于大體積混凝土施工過程中內外溫差過大而產生應力和應變，從而形成裂縫;二是外部因素，混凝土結構受到的各種約束，這些約束可以阻止混凝土收縮變形。

3.1 溫度因素

大體積混凝土裂縫產生的主要原因是由溫差引起的。當內外溫差達到一定程度，拉應力超過混凝土的極限抗拉強度，混凝土的表面不可避免的就會出現裂縫;混凝土拆模前后，表面溫度降低很快，而內部相對較慢，也會形成溫差，導致裂縫的產生;澆筑之后混凝土內部的最高溫度與溫度降低后的最低溫度之間的溫差，也就是內部溫差。

3.2 混凝土收縮

不同的水泥品種，收縮量也不同，其中中低水化熱水泥和粉煤灰水泥具有較小的收縮量。用水量和水泥用量越高，混凝土的收縮相應就會越大。

3.3 沉陷裂縫

沉陷裂縫的產生是由于結構地基土質不勻、松軟，或回填土不實或浸水而造成不均勻沉降所致?；蛘咭驗槟０鍎偠炔蛔?，模板支撐間距過大或支撐底部松動等導致混凝土出現沉陷裂縫［1］。

4 裂縫控制措施

4.1 材料控制

(1)采用低水化熱水泥。水化熱的大量積聚使混凝土出現早期溫升以及后期降溫，因此必須降低水化熱，采用早期低水化熱水泥，水泥的水化熱主要是由礦物成分及細度決定的，所以如果要降低水泥產生的水化熱，就需要選擇適宜的礦物成分和細度模數，通過大量的試驗證明:水泥中鋁酸三鈣和硅酸三鈣含量越高，產生的水化熱就越高，所以要選擇鋁酸三鈣和硅酸三鈣含量低的水泥。我國己生產的低水化熱水泥，有中熱硅酸鹽水泥、低熱微膨脹水泥，以及大壩水泥和最新研制成功的高貝利特水泥等。

(2)摻加粉煤灰及外加劑。在混凝土中摻入一定量的活性混合材料，如粉煤灰等。在改善混凝土的性能的同時，高摻量粉煤灰對水泥水化動力學參數有一定影響，從而改變了水泥水化放熱過程，在水泥水化初期大幅度的降低了混凝土的最大溫升，減小了內外或不同澆筑層的溫差，從而減少了早起熱裂縫的出現幾率［2］?？傊?，高摻量粉煤灰混凝土從多方面改善了混凝土的性能，在這些效應的共同作用下對于大體積混凝土溫度裂縫起到了很好的限制作用［3］。

外加劑主要包括減水劑、引氣劑、緩凝劑，加入之后可以減少混凝土收縮開裂的機會，比如減水劑除了可以改善和易性之外，降低水灰比，在保持一定混凝土強度前提下，減少水泥的用量，可以防止混凝土的開裂。特別是高效減水劑和引氣劑復合使用對減少大體積混凝土單位用水量和膠凝材料用量，改善新拌混凝土的工作度，提高硬化混凝土的力學、熱學、變形、耐久性等性能起著極為重要的作用，也是混凝土向高性能化發展的不可或缺的重要組分［4］。

(3)骨料的選擇。正確選用骨料對保證混凝土的質量、節約水泥用量、降低水化熱量、降低工程成本非常重要。由于連續級配粗骨料配制的混凝土，具有較好的和易性、較少的用水量、節約水泥用量、較高的抗壓強度等優點，所以大體積混凝土宜優先選擇以自然連續級配的粗骨料配制。在選擇粗骨料粒徑時，可根據施工條件，盡量選用粒徑較大、級配良好的石子，因為在相同水灰比的情況下，可節約水泥用量和用水量，從而降低混凝土溫升。也不要盲目選用大粒徑粗骨料，必須進行優化級配設計。大體積混凝土中的細骨料，以采用優質的中、粗砂為宜，根據有關試驗資料證明，采用中粗砂比采用細砂，可減少水泥用量和用水量，這樣就降低了混凝土的溫升和減小了混凝土的收縮。

4.2 配合比控制

對大體積混凝土配合比設計的要求是:在保證設計強度的同時，要大幅度降低水化熱，使拌制的混凝土既具有良好的工作性，又要降低混凝土中水泥和水的含量，還要嚴格控制原材料計量準確。配合比設計人員還應深入施工現場，根據施工現場的澆搗工藝、操作水平、構件截面等情況，合理選擇好混凝土的設計塌落度，針對現場的砂石原材料質量情況及時調整施工配合比，協助現場搞好構件的養護工作［5］。

4.3 溫度控制

溫度裂縫的防治措施，主要是加強注意施工中混凝土澆注時間以及速度，在澆注過程中控制溫度。根據《混凝土結構施工及驗收規范》規定，當設計無具體要求時，混凝土內外溫差不宜高于25 ℃，在施工過程中，最好進行嚴密的測溫，以便及時調整混凝土的保溫及養護措施，使混凝土溫升不致過大。同時，混凝土施工溫度不宜大于28 ℃，日最高氣溫超過30 ℃時，宜選擇在早晨、傍晚或夜間施工，并采取骨料降溫、加冰降溫等措施控制混凝土入倉溫度≤28 ℃;當現場氣溫超過35 ℃時，應停止施工。在混凝土拌和過程中，通過將水灑在碎石上，達到使碎石冷卻，也可以通過加冰或加冷卻水拌和，各生產環節加強保溫以免冷量損失等措施，從而降低混凝土澆注時的溫度。適當條件下，可在混凝土內部敷設降溫水管、表面灑水冷卻、表面保溫材料保護，達到全面降低混凝土溫度的目的。

4.4 澆筑控制

大體積混凝土澆筑過程中要振搗密實，澆筑完畢后，表面要壓實、抹平，以防止表面裂縫，并且大體積混凝土必須采取二次抹面，以減少表面收縮裂縫。另外，為了保證上層混凝土在下層混凝土初凝前結合緊密，混凝土要分層澆注，分層振搗，并控制澆筑層厚度和進度。

5 結 語

大體積混凝土結構施工直接關系著整個建筑物的質量，關系著人民的生命財產安全，要控制好施工質量，防止大體積混凝土出現有害裂縫。

［1］石鵬俊. 淺談大體積混凝土裂縫控制措施［J］. 卷宗，

2013，(12):284.

［2］任錚鉞，王立久. 高摻粉煤灰混凝土水泥水化動力學研究［J］.混凝土，2000，(2):19.

［3］任錚鉞，王立久，尹少鵬.高摻量粉煤灰混凝土水化熱及其抗裂性能分析［J］.混凝土，2002，(5):19.

［4］魏萍.大體積混凝土的裂縫產生的可能原因與預防措施［J］.中國新技術新產品，2009，(3):72.

［5］江叢彬.淺談建筑施工中混凝土裂縫的控制技術［J］.黑龍江科技信息，2010，(18):253.