淺談大體積混凝土裂縫成因及控制要點

盧志標

東莞市中厚建筑工程公司 523960

摘要 隨著我國社會經濟高速發展，高層建筑和大跨徑的橋梁對大體積混凝土結構的應用日益普遍。在施工過程中，大體積混凝土由于水泥凝結硬化過程中釋放出大量的水化熱，形成較大的內外溫差，如果不采取正確的施工方法和有效的控制措施，當溫差超過25℃時，混凝土內部的溫度應力有可能超過其極限抗拉強度從而產生溫度裂縫，同時混凝土降溫階段如果降溫過快，容易使厚板收縮和受到強大的摩阻力，可能導致收縮貫穿裂縫，這些裂縫將影響結構的使用，甚至造成結構的破壞。因此，施工過程中對大體積混凝土結構裂縫的控制非常重要。

關鍵詞：大體積混凝土；裂縫；裂縫控制

一、大體積混凝土裂縫的類型及成因

（一）干縮裂縫

混凝土干縮主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質和用量、外加劑的用量等有關。是混凝土內外水分蒸發程度不同而導致變形不同的結果：混凝土受外部條件的影響，表面水分損失過快，變形較大，內部濕度變化較小變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內部約束，產生較大拉應力而產生裂縫。

（二）塑性收縮裂縫

塑性收縮裂縫一般在干熱或大風天氣出現，裂縫多呈中間寬、兩端細，且長短不一，互不連貫狀態。常發生在混凝土板或比表面積較大的墻面上，較短的裂縫一般長20～30cm，較長的裂縫可達2～3m，寬1～5mm.從外觀分為無規則網絡狀和稍有規則的斜紋狀或反映出混凝土布筋情況和混凝土構件截面變化等規則的形狀，深度一般3～10cm，通常延伸不到混凝土板的邊緣。

（三）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。或者因為模板剛度不足，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。特別是在冬季，模板支撐在凍土上，凍土化凍后產生不均勻沉降，致使混凝土結構產生裂縫。

（四）溫度裂縫

溫度裂縫多發生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區的混凝土結構中。混凝土澆注后，在硬化過程中，水泥水化產生大量的水化熱。由于混凝土的體積較大，大量的水化熱聚積在混凝土內部而不易散發，導致內部溫度急劇上升。而混凝土表面散熱較快，這樣就形成內外的較大溫差。較大的溫差造成混凝土內部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產生一定的拉應力。當拉應力超過混凝土的抗拉強度極限時，混凝土表面就會產生裂縫，這種裂縫多發生在混凝土施工中后期。

二、裂縫的控制要點

（一）裂縫控制的設計措施

1、大體積混凝土的強度等級宜在C20～C35范圍內選用，利用后期強度R60。設計強度過高，水泥用量過大，必然造成混凝土水化熱過高，混凝土塊體內部溫度高，混凝土內外溫差超過30℃以上，溫度應力容易超過混凝土的抗拉強度，產生開裂。豎向受力結構可以用高強混凝土減小截面，而對于大體積混凝土底板應在滿足抗彎及抗沖切計算要求下，采用C20～C35的混凝土，避免設計上\"強度越高越好\"的錯誤概念。考慮到建設周期長的特點，在保證基礎有足夠強度、滿足使用要求的前提下，可以利用混凝土60d或90d的后期強度，這樣可以減少混凝土中的水泥用量，以降低混凝土澆筑塊體的溫度升高。

2、大體積混凝土基礎除應滿足承載力和構造要求外，還應增配承受水泥水化熱引起的溫度應力及控制裂縫開展的鋼筋，以構造鋼筋來控制裂縫，配筋應盡可能采用小直徑、小間距。

3、為滿足混凝土設計強度、耐久性、抗滲性等要求和施工和易性需要，應進行混凝土施工配合比優選試驗。混凝土施工配合比選擇應經綜合分析比較，合理地降低水泥用量。

（二）裂縫控制的材料措施

1、水泥用量是混凝土收縮率的重要因素，采用降低水泥用量的方法來降低混凝土的絕對溫升值，可以使混凝土澆筑后的內外溫差和降溫速度控制的難度降低，也可降低保溫養護的費用，這是大體積混凝土配合比選擇的特殊性，水泥用量最好不超過380kg/m。

2、采用5～40mm顆粒級配的石子，控制含泥量小于1.5%。

3、采用中、粗砂，控制含泥量小于1.5%。

4、混凝土中應摻入適量的摻合料。其品種有粉煤灰、凝灰巖粉、礦渣微粉、硅粉、粒化電爐磷渣、氧化鎂等。摻用的品種和摻量應根據工程的技術要求、摻合料品質和資源條件，通過試驗論證確定。外加劑主要指減水劑、緩凝劑和膨脹劑。水灰比是影響混凝土收縮的重要因素，摻加減水防裂劑的混凝土在保持混凝土強度的條件下可減少15%的水泥用量，也可使混凝土用水量減少25%。外加劑選擇應根據混凝土性能要求、施工需要、并結合工程選定的混凝土原材料進行適應性試驗，經可靠性論證和技術經濟比較后，選擇合適的外加劑種類和摻量。外加劑還應配成水溶液使用。配制溶液時應稱量準確，并攪拌均勻。根據工程需要，外加劑可復合使用，但必須通過試驗論證。有要求時，應分別配制使用。

（三）、裂縫控制的施工措施

1、嚴格按規范施工

（1）混凝土澆筑前，保證倉內無雜物，模板、鋼筋、預埋件符合規范要求，并做好驗收自檢工作。

（2）混凝土澆筑過程中，嚴禁在倉內加水；倉內的泌水必須及時排除；應避免外來水進入倉內，嚴禁在模板上開孔趕水，帶走灰漿；應隨時清除粘附在模板、鋼筋和預埋件表面的砂漿；應有專人做好模板維護，防止模板位移、變形。

（3）對混凝土撐柱、止水、施工過程中拋置的塊石等周圍和預埋件下面加強振搗，同時進行二次復振，增加混凝土密實性，減少混凝土內部微裂縫，經測試加強振搗后混凝土試塊3d抗壓強度可達到80%以上。

2、在高溫季節施工時，應根據具體情況，采取下列措施：

（1）成品料倉骨料倉應搭蓋涼棚，堆高不宜低于6m，噴灑水霧降溫（砂子除外）等；

（2）骨料從料倉到拌和樓，應采取隔熱、保溫措施；

（3）混凝土拌和時，可采用冷水、加冰或用水將碎石冷卻等降溫措施；

（4）混凝土在運輸過程中，應盡量縮短運輸時間、等待卸料時間和減少轉運次數，運輸工應有隔熱遮陽措施；

（5）在混凝土澆筑過程中，應縮短混凝土運輸入倉時間，及時進行平倉振搗，要采用隔熱材料及時覆蓋，盡量縮短混凝土的暴露時間；

（6）混凝土澆筑宜安排在早晚、夜間及利用陰天進行，并減小澆筑厚度，利用澆筑層面散熱。基礎混凝土和老混凝土約束部位澆筑層厚以1m～2m為宜，上下層澆筑間歇時間宜為5d～10d。當澆筑塊尺寸較大時，可采用臺階式澆筑法，澆筑塊分層厚度小于1.5m；

（7）應增派人力加強連續養護，養護期內始終使混凝土表面保持濕潤；

（8）規定合理的拆模時間，氣溫驟降時進行表面保溫，以免混凝土表面發生急劇的溫度梯度。

3、在寒冷季節施工時，應根據具體情況，采取下列措施：

（1）成品料倉骨料堆搭設暖棚，采用蒸汽排管法對粗骨料進行加熱，使其溫度保持在10℃～15℃；

（2）混凝土拌和前，用熱水沖洗拌和設備。混凝土拌和時，可采用加熱水拌和，熱水水溫控制在60℃以下，先將骨料與水拌和，然后加入水泥，以免水泥假凝。拌和站出機口溫度應控制在5℃～10℃以上；

（3）對混凝土運輸工具采用麻袋和彩條布包裹，盡量縮短運輸時間、等待卸料時間和減少轉運次數，以防溫度散失；

（4）塑料泡膜、草袋和棉被可作為保溫材料覆蓋混凝土和模板，并應搭設擋風保溫棚，必要時可在倉內設火爐加熱，使混凝土澆筑溫度控制在3℃以上；

（5）拆模后和養護期內，應采取預防寒潮襲擊、突然降溫和劇烈干燥等措施，在混凝土表面加塑料薄膜，保持混凝土表面水分，防止風干，同時外層加2cm厚塑料泡沫保溫；

（6）對標高位于±0.0以下的部位，應及時回填土；±0.0以上的部位應及時加以覆蓋，不宜長期暴露在風吹環境中。

（四）溫控監測措施