大體積混凝土裂縫的成因與防治技術

摘 要：近年來，隨著工業與民用建筑中對大體積混凝土的廣泛應用。大體積混凝土寬、長、高均在1米以上，主要存在于基礎底板、結構梁、大型設備基礎等部位。在施工過程中，這些部位的施工工藝、施工質量要求很高，混凝土中裂縫的出現嚴重影響到混凝土結構的整體性，從而影響到混凝土結構的安全使用。因此在大體積混凝土施工過程中，怎樣控制大體積混凝土的溫度應力及溫度的控制是至關重要的，也是必要的。

關鍵詞：大體積混凝土裂縫；成因；防治技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.093

1 大體積混凝土裂縫的成因

造成大體積混凝土出現裂縫的因素是多方面的而且是復雜的。

1.1 混凝土原材料

混凝土在凝結硬化中，水泥水化產生大量水化熱，大體積混凝土自身體積又厚又大，內部熱量不宜散發，造成混凝土內部與表面有溫差過大，產生拉應力，當拉應力大于混凝土的極限強度時，導致混凝土表面開裂，生成裂縫。

由于混凝土澆筑體內外溫差是由水泥水化熱引起，水泥水化熱在短時間內不容易散發導致混凝土內部有溫度梯度，加劇了內部層間約束及表層混凝土內部所受拉應力作用。而導致表層混凝土開裂或構件發生裂縫。

1.2 混凝土施工質量

混凝土澆筑量大，振搗不密實均勻；或混凝土供應不足，前后分層在混凝土初凝之后，導致混凝土內部出現冷縫。

1.3 混凝土養護

混凝土表面養護不及時不到位，風吹日曬；外界氣溫驟降時混凝土覆蓋保溫措施不嚴密，內部與表面溫差過大。

1.4 結構型式及構造

結構體積大，承受荷載大；內部受力復雜。形狀突變處沒有妥善處理。

2 防治大體積混凝土裂縫的材料控制

2.1 水泥

為了減少溫差降低水化熱就要采用早期水化熱低的水泥，由于水泥的水化熱取決于礦物成分和細度，因而要降低水泥的水化熱應選擇礦物成分和調整水泥的細度模數，試驗表明，水泥中鋁酸三鈣和硅酸三鈣含量高，水化熱就高，在施工中，優先選用水化熱低的中、低熱硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥，施工中所用水泥其3天水化熱不宜超過240kJ/kg， 7天水化熱不宜超過270kJ/kg。同時適當降低水灰比，減少水泥用量。

2.2 摻合料和外加劑

摻用混合材料。適當摻用粉煤灰混合材料可提高和易性降低水化熱，降低混凝土的絕熱溫升、提高混凝土抗裂能力，在混凝土中摻入粉煤灰代替水泥用量，對混凝土溫度控制起到緩減作用，但粉煤灰的參量不宜過多，粉煤灰的比重小于水泥的比重，振搗后粉煤灰極易浮在混凝土的表面，造成表面強度較低產生收縮裂縫，因而我們在工程中根據具體試驗情況確定粉煤灰的摻量。

大體積混凝土配制根據要求不同可摻入緩凝、減水等外加劑，但在施工前一定要做好試配工作，按配合比的要求控制外加劑用量。在混凝土中摻加適量的緩凝劑，混凝土澆筑后，延緩混凝土水化熱峰值出現的時間，可以讓更多的熱量通過界面散失出去，延長混凝土的凝結時間從而減少裂縫的出現。在混凝土中摻加適量的減水劑，保持混凝土一定強度時能減少水泥用量，降低水灰比，改善混凝土的和易性，達到水灰比的降低及水泥用量的減少對防止混凝土開裂是有利的。

2.3 粗細骨料

在泵車輸送管及鋼筋間距的允許下，盡量擴大粗骨料的粒徑，因為粗骨料粒徑越大，級配越好，孔隙率和總表面積越小，水泥用量就越小。另外控制砂子的含泥量，含泥量越大，收縮變形就越大，裂縫就越嚴重，故此細骨料盡量使用含泥量合格的中粗砂。

2.4 水

在混凝土拌合水中加入一定數量的冰塊，使混凝土入模溫度降低到規范要求值。

3 大體積混凝土施工技術措施

由于大體積混凝土形體龐大，混凝土澆筑量大，結合實際工程采取一系列必要有效技術控制措施。主要包括滿足混凝土工程設計配合比強度指標和抗滲性能指標、設計構造要求、混凝土原材料選擇、混凝土拌合、運輸、澆筑，混凝土的保溫保濕養護以及選擇合理溫控措施等等。

3.1 優化混凝土配合比控制

大體積混凝土配合比設計對收縮裂縫的產生的影響是十分重要的，主要表現為水灰比、砂率及單位體積水泥用量。大體積混凝土配合比的控制嚴把材料進場質量關，應符合工程設計的強度等級、耐久性、抗滲性、體積穩定性，合理使用材料、減少水泥用量、降低混凝土絕熱溫升值等。嚴格控制混凝土從出廠到施工工地的運輸時間，中途嚴禁加水。現場對拌合物塌落度等進行檢查，必要時其配合比設計應當通過試泵送驗證。

在設計混凝土配合比時，應根據控制混凝土溫升值的要求，提出混凝土制備時粗細骨料和拌合用水及入模溫度控制的技術措施，如骨料用水沖洗降溫；采用冰水拌合混凝土，避免暴曬等等。

不良原配合比會產生混凝土收縮，引起開裂。因而當原材料變化時應重新確定配合比，特別是要加強雨季原材料含水量的計量與控制。商品混凝土水灰比宜為0.4-0.6，最小水泥用量宜為300kg/m3，砂率宜為38%-45%。

3.2 制定混凝土澆注方案

針對混凝土結構的形式和特點選用不同的施工順序和澆筑方案。特別長的大體積混凝土應征得設計單位同意后澆帶、跳倉法或變形縫等措施，避免結構不出現有害裂縫的出現。澆筑時嚴格控制混凝土的入模溫度，安排好混凝土的分層順序。澆筑時若外界氣溫過高，可采用在輸送管上加蓋草袋并噴冷水的方法。

大體積混凝土澆注前必須將模板支撐進行全面檢查，同時澆筑前應組織有關人員一起，將混凝土澆筑順序做詳細交底，施工時宜從低處沿長邊自一端向另一端進行，可以選擇整體分層連續澆筑施工或推移式連續澆筑施工的方式，保證結構的整體性。澆筑過程中不得隨意留置施工縫和任意改變澆筑方向，為防止停電或機械故障等情況發生，施工現場備用一臺泵車和一臺發電機。endprint

3.3 改進攪拌工藝，加強振搗

超長大體積混凝土應征得設計單位同意采取變形縫、后澆帶或采取跳倉法施工，控制結構不出現裂縫。每一次澆筑混凝土都要做好人力、機械設備的組織安排，確保連續正常進行并盡快完成澆筑。混凝土振搗時應全部振搗到位保證上下層混凝土結合良好，提高混凝土與鋼筋的握裹力。同時大體積混凝土還應，澆筑面及時進行二次抹壓處理，減少表面收縮裂縫，增加混凝土的密實度，提高抗裂能力和均勻性。

為確保混凝土的均勻和密實，提高混凝土的抗壓強度，應配備有經驗的技術工人從事混凝土的振搗工作，關健部位還應有質監人員進行監督，使用插入式振動棒，插點均勻排列，不得遺漏，振搗期間距控制在300mm～400mm，振動棒插入深度也必須控制好，底層應插到鋼筋底部，以后每層在下層混凝土初凝前插入到表面下5～10cm，每點振動時間以混凝土表面不再泛泡為止。為提高混凝土與鋼筋的握裹力，提高混凝土的抗裂性，增加混凝土的密實度，排除混凝土因泌水在粗骨料、水平鋼筋下部生成的水分和空隙，我們還應采取二次復振二次抹壓工藝。

3.4 混凝土溫度控制

大體積混凝土的溫度應力是造成構件裂縫的一個很主要的因素，為了降低混凝土的內外溫差，控制混凝土入模溫度和澆筑施工溫度是一個很重要的措施。

（1）控制澆筑入模溫度。對大體積混凝土在溫度較高的季節施工時，對骨料在澆筑、儲存、運輸過成中應采取冷凝水降溫和遮陽網搭涼棚等措施，從而減低混凝土的入模溫度。同時應避開炎熱的天氣選擇較為適宜的氣溫進行澆筑。夏季可采用加入冰水的水或氣溫低的地下水拌合混凝土。預埋水管或采取強制通風措施都能加速模內熱量散發，是降低混凝土入模溫度的有效措施。

（2）控制混凝土澆筑施工溫度。大體積混凝土澆筑分層厚度不大于30～50cm，澆筑時須密實振搗，間距均勻，振搗范圍及力波重疊二分之一為宜，混凝土澆筑振搗后1～2小時可進行二次振搗，為提高結構抗剪性能和整體性，防止縱向施工縫，要在下層混凝土在初凝前與上層混凝土緊密結合。澆筑結束后，表面抹平壓實，避免表面裂縫。

（3）加強混凝土的溫度監測工作。為了控制裂縫的產生，應對原材料、混凝土拌和，入模和澆筑溫度進行系統的監測，為出現異常情況能及時調整溫控措施，我們應做到信息化溫控施工，各層混凝土溫控監測工作在混凝土澆筑前就開始進行并保持連續不間斷。在混凝土澆筑后的前最初3天每2-4h測溫一次，3天后每6h小時測溫一次并持續3天；6天后每12小時測溫一次直至混凝土內外溫差趨于穩定停止測溫工作。可采用專人多點監測或熱敏溫度計監測，達到隨時掌握和控制混凝土內的溫度變化。

在施工測溫中，當混凝土澆筑體溫度在控制要求內，則正常澆筑混凝土；當混凝土澆筑體的里表溫差大于25℃或澆筑體表面與大氣溫差大于20℃時，測溫人員要及時報告工地技術質量負責人，由有關人員根據實際情況及時采取措施降低澆筑溫度，加強保溫或延緩撤除保溫材料時間等來控制溫差，達到有效控制有害裂縫的出現。

3.5 加強大體積混凝土的保溫養護措施

大體積混凝土澆筑完成后，應做好保溫保濕養護工作。可根據工程的具體情況，采用薄膜加草袋或蓄水的養護方法。在夏季高溫季節為保證混凝土強度正常增長，防止混凝土表面裂縫的產生，立即用塑料薄膜或麻袋等覆蓋，保證覆蓋物完好無損，做到潮濕養護。潮濕養護的持續時間一般不少于14天。夏季應注意保濕避免暴曬；冬季為避免發生急劇的溫度梯度變化采取保溫覆蓋措施。應經常檢查塑料薄膜或養護劑涂層的完整情況，保持混凝土表面濕潤。

4 結語

總之，在大體積混凝土的施工中，通過合理選擇和控制混凝土的用料、合理選擇溫控措施、嚴格控制澆筑質量、做好溫度檢測工作及加強養護措施等多方面采取有效技術措施，同時在施工實踐中要不斷總結經驗，不斷提高施工技術水平和更新施工工藝，完全可以控制大體積混凝土溫度裂縫和施工裂縫的發生。

作者簡介：王新成（1972-），男，工程師。endprint