大體積混凝土施工裂縫成因分析及控制

吳九紅?。ò不帐〉谝唤ㄖこ坦?，安徽　合肥　230031）

大體積混凝土施工裂縫成因分析及控制

吳九紅（安徽省第一建筑工程公司，安徽合肥230031）

大體積混凝土由于厚度大、體量大，致使內部熱量不能及時散出，導致混凝土內外溫差過大，從而產生溫度應力，這種應力與溫差呈正比，大體積混凝土施工的關鍵，就是采用恰當的措施消除裂縫。

大體積混凝土；內外溫差；水化熱；斜面分層；溫度控制

1　裂縫成因分析

大體積混凝土由于厚實體大，在施工階段如果措施不當或操作工人不能嚴格按照技術人員的交底或專項方案施工，隨意操作，在混凝土的硬化、強度增長的過程中就有可能導致混凝土變形，產生有害裂縫，其裂縫成因大致如下。

1.1水泥水化熱引起的溫度應力和溫度變形

大體積混凝土結構斷面較厚，在澆筑過程中，水泥在水中進行一系列的復雜化學反應時積聚了大量的熱量，同時這種熱量也在不斷向外發散，然而由于大體積混凝土過于厚實，使得這種熱量發散的路徑變得很長，進而使其內部熱量的發散變得遲緩，使內外溫差增大，導致產生溫度應力和變形，一旦這種溫度應力和變形力超過混凝土的內外約束力，裂縫就隨之產生了。

1.2外界氣溫變化的影響

大體積混凝土在施工時，內外溫差愈大，溫度應力與之呼應就呈正比例提高，如果在混凝土的澆筑過程中，天氣突然變化，氣溫猛烈下降，就會導致內外溫差急劇增大，與此同時溫度應力也隨之大幅度提高，當這種應力超過初期澆筑的混凝土強度時，就會產生裂縫。

1.3早期混凝土的干縮變形

在混凝土澆筑過程中，水泥在水中進行一系列的化學反應時所需要的化合用水量不大，在早期硬化過程中大約有70%～80%水分要蒸發，在這種水分蒸發的過程中，混凝土內部就留下了大量細小且不規則的氣泡，這種氣泡不一定相互連通，但在混凝土的早期硬化干縮時所產生的收縮力可能使這些分散的氣泡相互貫通，產生裂縫。

1.4混凝土內外約束力的影響

混凝土在澆筑早期，水化熱積累，溫度上升，其內部發生膨脹，這種膨脹力會受到諸如模板、鋼筋、骨料間的粘結力、骨料與混凝土間的粘結力等復雜約束力的約束而形成壓應力，然而在混凝土的澆筑后期，由于溫度的回落，其表面的收縮又產生拉應力，一旦這種內部的壓應力或表面的拉應力大于混凝土所能承受的抵抗強度，就會產生裂縫。

2　工程概況及施工部署

2.1工程概況

某工程總建筑面積為97110m2（其中地上約54588m2，地下約42522m2），由2幢20層建筑物及3層裙房組成，地下3層，整個地下室為不規則形狀，大致為218m×（68～98）m，底板面積約16300m2，基礎總混凝土用量約17000m3。地下室底板厚度為1m～1.1m，電梯井局部厚度為2m～4.2m。

2.2施工部署

該工程由于電梯井部位混凝土體積超大，底板混凝土超長，所以在底板中部設置了800mm寬后澆帶，將整個基礎底板分為2塊，混凝土全部采用商品混凝土，整個基礎按照所設置的后澆帶劃分為兩段進行混凝土斜面分層澆筑。

每區塊混凝土方量估算表

3　裂縫控制措施

由于本工程施工時剛好在7月份，天氣炎熱，不利于混凝土內部水化熱的散發。為避免混凝土在施工過程中產生有害裂縫，主要采取的防治措施如下。

3.1配合比確定

3.1.1水泥

選用低熱礦渣水泥，減少水化熱。

3.1.2砂、石

混凝土所用的砂、石技術指標應符合現行國家規范的規定，粗骨料在可泵送情況下，選擇粒徑5.0～31.5mm連續級配碎石以減少混凝土收縮變形，骨料的含泥率、含水率應滿足現行國家規范要求，砂宜采用Ⅱ區中砂，因為使用中砂比細砂細，可減少水及水泥的用量，起到減少裂縫的效果。

3.1.3水

為降低混凝土的入模溫度，如有需要可在飲用水中加碎冰，以保證混凝土入模溫度不超過30℃。

3.2外加劑的選用

3.2.1膨脹劑

選用ZY低堿高效膨脹劑，摻量為膠凝總量的7%，產品性能符合《混凝土膨脹劑》（JC476-2001）要求。預先跟設計溝通，底板混凝土另摻入聚丙烯纖維（0.9kg/m3）以增強抗裂性，聚丙烯纖維應選擇原料純度高、親水性強、分散性好的產品，其質量應符合《水泥混凝土和砂漿用合成纖維》（GB/T21120-2007）的要求。

3.2.2泵送劑

本工程選用JM-10高性能緩凝泵送劑，泵送劑的化學成分里含有引氣組分，減水等多樣組分，可以提高混凝土的保水性、泌水性、流動性等和易性能，增加混凝土的可泵性。在不改變每立方米混凝土比重的情況下，摻入泵送劑，就意味著水泥用量的減少，由此便可以減小水灰比，提高混凝土的密實度，減少裂縫產生的概率。

3.2.3外加劑

在混凝土中按設計及現行國家規范的要求摻入高效減水引氣劑，這種外加劑的加入能在混凝土中產生大量分散且不規則的氣泡，彼此獨立，不勾連成串，這樣就使得滲水路徑變得曲折而漫長，大大提高了混凝土的抗滲效果。

3.3坍落度

雖然大體積混凝土的流動性較大，但本工程地下底板標高較低，為減小混凝土的水灰比，我們將混凝土的坍落度控制在14cm左右，在確?；炷量杀眯缘那疤嵯拢黾踊炷恋拿軐嵍龋岣呋炷恋目沽研阅?。

3.4泌水處理

大體積混凝土一般坍落度及流動性較大，因而在振搗過程中會出現大量泌水，應及時排除混凝土在振搗過程中產生的泌水，及時排除泌水，能有效減少混凝土表面干縮時產生的龜裂。

3.5澆筑時間

由于本工程地下室底板混凝土施工處在7月份，高考已經結束，并且工程周邊住宅不多，可聯系有關單位將混凝土的施工選擇在清晨或夜間等氣溫較低的時間段，這樣有利于大體積混凝土水化熱的及時釋放，減少開裂的可能性。

3.6后澆帶

該工程由于電梯井部位混凝土體積超大，底板混凝土超長，所以按設計要求在底板中部設置了800mm寬后澆帶，并在此處設置沉渣槽，其深度視能容納兩側混凝土底板鋼筋下部吹掃入的垃圾多少為度，后澆帶的設置能減少超長混凝土底板的變形開裂，同時又有利于控制混凝土水化熱的釋放。

3.7表面處理

在地下室底板斜面分層澆筑完成一定面積后，在其頂面加用平板振動器拖振一遍，拖振時離開新澆筑的斜面分層混凝土一定距離，防止振動時混凝土沿斜面分層處向下坍塌，待后續斜面分層混凝土又完成了一定面積后，再用同樣的方法拖振一遍，如此往復，直到混凝土全部施工完畢。同時在混凝土初凝前用木抹子在頂面抹壓一次，即將終凝前再用鐵抹子進行收光抹壓，由此減少表面的塑性裂縫。

3.8內外溫差監測

采用專業公司的專業測溫設備，并由專人隨著施工進度、混凝土強度的增長，動態監測其內外部溫度，若內外溫差達到預警值，立刻將信息反饋到項目部，及時采取加強或補救措施。

3.9加強養護

本工程在混凝土表面分兩種情況進行養護：①電梯井超厚部位，在地下室頂板施工完成后12h內，用薄膜將混凝土包裹嚴實并在其上覆蓋麻袋片，并淋水保持麻袋片，薄膜內濕潤，確保混凝土強度的增長；②1m～1.1m厚底板部位采用常規養護布澆水保濕養護，時間為14d。

4　大體積混凝土的澆筑

由于本工程底板混凝土長度遠遠超過厚度的3倍，適用斜面分層的澆筑方法：采用一定坡度、薄層澆筑、一次到頂、循序推進、斜面分層澆筑。

斜面分層

①斜面分層混凝土采用約1∶9的坡度澆灌，每層厚度約40cm，斜面分層混凝土既不能太厚，太厚不利于散熱，又不能太薄，太薄則不利于施工，影響進度。從澆筑層下端開始逐漸上移，徐徐上升，一次澆灌到底板設計頂面，后續混凝土采用同樣的方法，往復循環，直到底板混凝土全部施工完畢。

②在每個斜面分層混凝土處，安排3個操作人員采用插入式振搗器振搗，分別布置在坡頂、坡中、坡底處，3人協同作業，根據插入式振搗器的產品說明書控制好各自的振動半徑，以防止漏振、過振、少振。

③在澆筑過程中，在地下室底板四周，振搗棒應與模周控制一定的距離，以防止觸碰振脫模板，造成模板位移，振搗上層混凝土時應下插到下層混凝土一定距離，確保兩層混凝土的結合面間有良好的粘結。在地下底板的梁柱核心區，由于此處鋼筋密集，振搗時應避免振搗棒強行插入而打彎受力鋼筋，振松箍筋，影響主筋受力，應找到適合的切入點，徐徐插入，精心振搗。在每處振搗時應待混凝土面泛出融漿，不再冒氣泡為止，每段斜面分層混凝土澆灌完畢后，及時用工具拍平，趕實。

5　結語

本工程采用天津某公司生產的JDC-2建筑電子測溫儀進行測溫，共設46個測溫點，138個傳感器，測溫工作由專業公司按照方案和國家現行規范要求開展，并及時記錄測溫數據。通過測溫數據表明，混凝土內外溫差控制良好，其值小于25℃，在控制范圍內，滿足要求。

大體積混凝土的施工有投毛石法、內部設冷凝管導熱法等諸多方法，我們結合本工程的特點，經方案比選，采用常規的斜面分層法也起到良好的效果，還大大節約了成本和工時。地下室底板施工完畢后，由底板混凝土外觀質量所示，通過大體積混凝土的斜面分層法澆筑施工、養護和裂縫控制等措施，表明以上措施對控制夏季澆筑大體積混凝土可能會產生裂縫是有效得當的。

［1］周真云.大體積高強混凝土施工裂縫及控制措施［J］.西部探礦工程，2004（6）.

［2］曾偉星.大體積混凝土裂縫控制［J］.建材與裝飾（下旬刊），2007（12）.

［3］王頂堂.大體積混凝土裂縫控制技術應用研究［J］.安徽建筑工業學院學報（自然科學版），2008（6）.

TU755.7

B

1007-7359（2016）04-0094-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.04.036

吳九紅（1973-），男，安徽青陽人，國家注冊一級建造師（房建與市政），國家注冊安全工程師。