工程大體積混凝土裂縫控制

揭陽市質安工程建設監理有限公司

摘要：大體積混凝土施工時最常見的是裂縫的產生，這些裂縫給整體工程質量帶來很大破壞，加強混凝土配合比設計以及施工現場所采取的相應技術措施，把砼發熱的溫差控制在合理的范圍內非常重要。本文根據工程實際，對大體積混凝土的溫度裂縫的成因進行分析，并提出控制措施。

關鍵詞：大體積混凝土；裂縫；成因；措施

1 概述

某綜合性大樓，擬建建筑物主樓23層，高78m，建筑面積約48530m2，主樓地下室底板38.2×30.8m，砼C30，S6防水砼，板厚1500mm，均屬大體積混凝土。大體積混凝土在施工中最主要解決問題是控制溫度裂縫的出現，為確保工程質量達到要求，根據該工程實際，對大體積混凝土的溫度裂縫的成因進行分析及提供相應的施工方面的技術措施。

2 大體積混凝土溫度裂縫的成因

2.1水泥水化熱的影響

水泥水化過程中放出大量的熱量，從而使混凝土內部升高。尤其對于大體積混凝土來講，這種現象更加嚴重。因為混凝土內部和表面的散熱條件不同，因此混凝土中心溫度很高，這樣就會形成溫度梯度，使混凝土內部產生壓應力，表面產生拉應力，當拉應力超過混凝土的極限抗拉強度時混凝土表面就會產生裂縫。

2.2混凝土收縮的影響

混凝土在空氣中硬結時體積減小的現象稱為混凝土收縮。混凝土在不受外力的情況下的這種自發變形，受到外部約束時（支承條件、鋼筋等），將在混凝土中產生拉應力，使得混凝土開裂。引起混凝土的裂縫主要有塑性收縮、干燥收縮和溫度收縮等三種。在硬化初期主要是水泥在水化凝固結硬過程中產生的體積變化，后期主要是混凝土內部自由水分蒸發而引起的干縮變形。

2.3外界氣溫濕度變化的影響

大體積混凝土結構在施工期間，外界氣溫的變化對防止大體積混凝土裂縫的產生起著很大的影響。混凝土內部的溫度是由澆筑溫度、水泥水化熱的絕熱溫升和結構的散熱溫度等各種溫度疊加之和組成。澆筑溫度與外界氣溫有著直接關系，外界氣溫愈高，混凝土的澆筑溫度也就會愈高；如果外界溫度降低則又會增加大體積混凝土的內外溫度梯度。如果外界溫度的下降過快，會造成很大的溫度應力，極其容易引發混凝土的開裂。另外外界的濕度對混凝土的裂縫也有很大的影響，外界的濕度降低會加速混凝土的干縮，也會導致混凝土裂縫的產生。

3 控制大體積混凝土溫度裂縫的主要技術措施

3.1 從配合比設計方面采取技術措施

在上述討論的基礎上，合理選擇材料的種類和用量，進行混凝土配合比設計是控制溫度裂縫的首要前提。配合比設計是依據中華人民共和國標準《普通混凝土配合比設計規程》（JGJ55-2011）有特殊要求的混凝土配合比設計[1]進行。根據工程要求我們初步優選混凝土各種原材料進行混凝土配合比設計如下：

1）選用本地產塔牌42.5R強度等級的普通硅酸鹽水泥。

2）在選擇細骨料時，采用平均粒徑較大的中粗砂，從而降低混凝土的干縮，減少水化熱量，對混凝土的裂縫控制有重要作用。細骨料采用細度模數為2.9的中砂，在選擇粗骨料時，可根據施工條件，盡量選用粒徑較大、質量優良、級配良好的礫石。既可以減少用水量，也可以相應減少水泥用量，還可以減小混凝土的收縮和泌水現象。粗骨料采用最大粒徑40mm連續級配的石灰巖碎石。

3）摻入適量外加劑。摻加適量的減水劑和粉煤灰，它可有效地增加混凝土的流動性，且能提高水泥水化率，增強混凝土的強度，從而可降低水化熱，同時可明顯延緩水化熱釋放速度。摻入水泥用量10%的粉煤灰，不僅節約水泥，大大改善混凝土和易性和可塑性，降低溫升，減少收縮，提高抗滲能力；摻入水泥用量8%的AUA膨脹劑，可使混凝土在水化作用中出現微小膨脹，產生預應力，從而抵消混凝土收縮時產生的部分拉應力，達到補償收縮作用，從而提高抗裂性能；摻入水泥用量1%～2%的JZB-3型緩凝高效減水劑，可延長混凝土的初凝時間，降低水化熱，減少用水量，推遲溫峰出現時間并降低溫峰溫度，大大提高混凝土的抗裂強度。

根據混凝土強度等級和坍落度進行混凝土設計，具體計算如下：

1）混凝土配制強度：fcu，0≥fcu，k+1.645δ

式中，fcu，k—混凝土立方體抗壓強度標準值（Mpa）；δ—混凝土強度標準差（Mpa）

代入有關數據得：fcu，0=30 + 1.645×5.0=38.2 Mpa

2）確定計算水膠比：W/B=（αa×fce）/（fcu，0+αaαb×fce）

式中αaαb—回歸系數；fce—水泥28d抗壓強度實測值（Mpa）

代入有關數據得：W/B=（0.46×46.8）/（38.2 + 0.46×0.07×46.8）=0.54

3）按耐久性要求復核水膠比

查對符合耐久性要求，因此W/B=0.54滿足耐久性要求。

1）確定用水量

根據規程查表5.2.1-2，可得用水量185Kg/m3，由于本配合比摻入外加劑，減水率為20%左右，所以實際每立方混凝土用水量為：185×（1-20%）=148Kg

2）計算每立方米混凝土水泥用量

理論每立方米混凝土水泥用量：148/0.54=274 Kg，由于摻加了粉煤灰，水泥用量節約了10%左右，所以實際每立方米混凝土水泥用量：274-274×10%=247 Kg

3）根據施工單位對坍落度要求和骨料粒徑及水膠比，查表得砂率36%

4）計算砂、石用量，假定重量=2450 Kg/m3

則每立方米混凝土骨料用量：2450-274-148=2028 Kg

砂用量：2028×0.36=730 Kg/m3 石用量：2028-730=1298 Kg/m3

按照操作規程制備試件及對其試驗得出結果如表1所示：

表1 混凝土配合比設計及試驗結果

施工

配合比水膠比 含砂率 坍落度 密度

（%）（mm）（Kg/m3）材料用量（Kg/m3）抗壓強度（MPa）抗滲等級

水泥 砂 石 水 混合料7d 28dP6

0.54 36 132 2450320 685 1217 192 6827.6 39.80.7 MPa不透水

備注：1、每立方混凝土混合物中，其中粉煤灰為32Kg，AUA膨脹劑為26 Kg，JZB-3高效緩凝減水劑為4Kg。

2、本配合比所用材料為絕對干密度，現場施工應考慮砂、石含水率，對其用量作適當調整。

3.2從施工方面采取技術措施

1）選擇最佳的混凝土澆灌方案，按整體連續澆灌的要求，采取分層趕漿法及二次振動法，分三層，每層厚500mm，沿長軸方向開始澆筑，當進行到一定距離后，已澆筑的下層混凝土尚未初凝時（約3.5小時）即開始澆筑第二層，這樣依次類推，直至整個底板澆筑完成（如下圖1所示）。為了保證結構的整體性和混凝土澆筑工作的連續性，在編制澆筑方案時，