大體積混凝土裂縫在施工中的預防和控制

嚴宏濤 （安徽省中煤新集能源股份有限公司，安徽 淮南 232000）

大體積的混凝土在施工過程中，由于混凝土中水泥的水化放熱反應，造成混凝土內部溫升幅度要比表面溫升大，而且混凝土升溫峰值過后的降溫過程中，內部降溫速度又比表面慢，在上述過程中，混凝土各部分的溫度變形及相互約束，加上邊界的約束作用而使混凝土內部產生復雜的開裂應力狀態。一旦開裂應力超過混凝土的收縮應力極限值時，混凝土就會出現開裂的縫隙，影響其結構的可靠性等。因此，管控大體積混凝土澆筑過程中產生的水化熱引起的內部與外部產生溫差，管控大體積混凝土產生有害的溫度裂縫是施工技術關鍵所在。大體積混凝土的溫度裂縫是能管能控的，關鍵在于采取可靠的方法控制水泥水化熱的溫度變化，即通過優化混凝土配合比，選擇水化熱小水泥品種，改善大體積混凝土的養護方法，以控制大體積混凝土溫度裂縫的產生。因此，從大體積混凝土構造設計，原材料選擇與配合比的設計、拌制、運輸、施工，溫度應力的監控和應急預案的制定等技術環節，采取一系列技術措施，才能預防、管控大體積混凝土裂縫的發生，保證混凝土質量。

1 溫度裂縫形成的因素

1.1 水泥的水化熱

水泥在硬化過程會放出大量熱量，對于體積厚大、不良導體的混凝土，聚集在混凝土內部散發緩慢，促使其內部溫度不斷上升，達到60℃～70℃左右，造成內部與外表面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，混凝土表面就產生裂縫，這種裂縫多發生在混凝土澆筑工后10～12d。

1.2 外界氣侯變化

大體積混凝土結構在澆筑過程階段中，外界氣侯的變化對混凝土裂縫有著重要的影響。由于混凝土導熱性差，外界溫度下降會使混凝土表面溫度急劇下降，而混凝土體內由于水化熱作用仍處于高溫狀態，促使混凝土表面形成很大的溫度梯度，限制混凝土表面的收縮，導致混凝土的徐變性能不能發揮出來。在混凝土齡期3～5d拆模時，其表面混凝土被暴露在較冷的空氣中，也相當于一次溫度驟降，因此在拆模時應立即進行保溫養護以抑制溫度裂縫的發生。

1.3 混凝土收縮

在混凝土凝結硬化過程中，產生化學收縮，這種收縮變形在約束的作用下會引起混凝土的開裂，隨著混凝土齡期增長，混凝土裂縫也在發展。

2 預防措施

2.1 原材料選用

2.1.1 水泥品種

宜選用中熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥，如強度等級為42.5MPa的低熱硅酸鹽水泥，其齡期為7d，水化熱分別為260kj/m，減少單位水泥用量，水泥用量控制在350kg/m3左右。

2.1.2 骨料

粗骨宜優先選用熱膨脹系數小，極限拉伸系數小，極限拉拉強度高的骨料。粗骨不能選用粒徑過大，骨料級配要有較大的堆積密度和較小的空隙率，控制水泥用量并保證密實度。細骨料宜采用中砂，其細度模數宜大于2.3，含泥量不大于3%中砂。

2.1.3 外加劑

在混凝土中加入緩凝劑后，改變混凝土的初凝和終凝時間，二者時間都延緩4～6h，前3天的水化熱減少，有效控制混凝土內部與外部的溫差，降低溫度裂縫發生的可能性。

在混凝土中加入減水劑后，可降低混凝土的水灰比，減少單位用水量，有效控制因混凝土中水分的蒸發而引起混凝土收縮產生的裂縫。

2.2 控制混凝土入模溫度

混凝土入模溫度的控制首先從粗骨料、細骨料、水等原材料入手，其中降低粗骨料的溫度是最有效的辦法，其次是在施工工藝上控制入模溫度，加強作業面通風條件，以加速混凝土內部熱量的散發，同時做好表面隔熱保溫，防止表面溫度驟降而引的溫度裂縫。

2.3 現場澆筑混凝土溫度的控制

施工現場環境溫度對混凝土的澆筑溫度影響不容忽視，所以要避開炎熱天氣澆筑混凝土，應在環境溫度較低情況澆筑混凝土地，一般環境溫度最低不宜低于5℃，最高環境溫度不宜超過28℃。

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2.4 勞動力及機械設備

人是施工中的主要因素。施工前需根據工程量大小及施工難易程度進行計算，確定工程所需要人工量。施工人員需要持有各個工種崗位技能證書進行上崗操作，安排有相關施工經歷的隊伍進行施工，尤其對于混凝土工，操作技術水平要嚴格要求。安排好施工人員，做好班組的安排，組織各主要工種及時到位，保證各個工序有效銜接，避免出現施工冷縫。在施工前對班組做好技術交底工作，并對技術交底執行情況進行檢查。在混凝土施工過程中，施工技術管理人員、工長必須在現場值班。

根據設計圖紙計算混凝土澆筑量，并以此計算出運輸混凝土罐車的數量，混凝土泵車的數量。根據不同測溫深度的要求加工測溫管，確定合理的測溫布設方案。

2.5 生產準備工作

①加強對鋼筋，預留洞、預埋管線、預埋件、加強筋的檢查，要符合設計圖紙、規范的要求，做到準確無誤。

②在施工作業面鋪設人行腳手馬道。

③做好分層澆筑混凝土厚度標志。

④檢查振搗棒的配備數量、振幅，振動頻率是否滿足振搗要求。

⑤落實混凝土養護用的材料到現場情況。

⑥安排好泵車停機點，清理阻擋混凝土運輸車輛的障礙物。

2.6 質量技術管理

①加強各種原材料檢驗、試驗工作，安排試驗員負責混凝土試塊的制作，按相關規范留制強度試塊、抗滲試塊，及時了解混凝土強度和抗滲性能。

②在施工中嚴格按照已批復的施工方案及技術交底進行施工，做到責任明確，分工到人。

③為保證商品混凝土供應的連續性，加強現場指揮調度工作，還須聯系混凝土供應商安排專人參與施工期間的現場值班。保證有備用運輸車輛和泵車。

④要加強大體積混凝土澆筑后的保濕養護、測溫工作檢查。施工單位要有專人監測混凝土內部與外部的溫差，發現溫差超過技術交底指標，應及時反饋到技術職能部門，及時采取措施降低混凝土溫升和溫降的梯度，降低混凝土內部溫度和表面溫差。

2.7 制定施工工藝流程

①做好混凝土施工流水段的劃分。

②在鋼筋隱蔽工程驗收通過后，混凝土澆筑前，施工單位技術人員、質量檢查人員、班組長再次檢查模板標高和軸線、鋼筋數量和保護層厚度、預埋件位置尺寸、規格、數量等是否符合設計圖紙的要求。檢查模板支撐穩定性及模板按縫密實情況，做好隱蔽記錄。

③對混凝土配合比進行抽樣檢查，并對進場的商品混凝土坍落度進行抽查。按規范留置同條養護試塊和標養試塊。

3 控制措施

大體積混凝土施工中控制措施如下：

①澆筑混凝土中隨時到混凝土生產廠家檢查各種原材料是否按配合比進行配制并要求混凝土生產廠家每車混凝土都要出具混凝土強度等級、坍落度、出廠時間、數量、施工部位和到達地點的送貨單，現場對坍落度進行檢查。

②要求混凝土工加強混凝土振搗、插點均勻排列，振搗時要做到“快插慢拔”，在振搗過程中，將振搗棒上下略有抽動，以使上下振動均勻，振動棒應插入下層50mm左右，以消除上下兩層之間冷縫。振搗間距以500mm為宜、振搗時間以20～30s為宜；也不宜過振，以表面不再顯著下沉、表面無氣泡且泛漿均勻為準。加強第二次振搗工作，二次振搗時間控制在澆筑后的1～2h內，以提高混凝土強度與鋼筋的握裹力，防止因混凝土沉陷而產生裂縫，增加混凝土密實度，使混凝土的抗壓強度提高10%～15%左右，從而提高抗裂性。

③混凝土澆筑宜采用斜面分層法，即采用“分區定點，一個坡度、分層澆筑、循序推進、逐步到頂”的方法，采用合理的分層澆筑方式，每層厚度大約500mm，并任其斜向流動，層層推移，必須保證第一層混凝土初凝前進行第二層混凝土澆筑。此方法澆筑搗散熱快，可降低混凝土的入模溫度，且不宜產生冷縫。

④泌水問題處理措施：在施工中工嚴把各種原材料質量是關鍵，嚴格控制混凝土單位用水量、水灰比和砂率，監控摻放粉煤灰后的水灰比，控制混凝土施工中的各個工序質量。

⑤防止鋼筋和綁扎鋼絲接觸模板，避免形成滲水通道，確保混凝土保護層必須滿足設計及規范要求。

⑥混凝土澆筑完畢后，應在混凝土終凝后且面層強度達到每平方1.2mp后，方可上人支模或堆放材料。

⑦混凝土的表面處理：在振搗混凝土最上面一層時，要控制好振搗時間，避免表面產生太厚的浮漿層，在混凝土澆完后，及時用2m長刮尺，將多余浮漿刮除，按標高控制點，將混凝土表面用木楔抹平，有凹坑的部位用混凝土填平。在初凝前再用鐵抹刀抹光閉合收水裂縫，保證混凝土內實外光。

⑧混凝土澆筑后，混凝土澆筑完畢后12h以內應對混凝土加以覆蓋并保濕養護，避免風吹、日曬，表面出現急劇溫度變化，以及受到振動或外力的擾動，造成變形產生嚴重裂縫。

⑨大體積混凝土養護時，不僅要滿足混凝強度增長的需要，還應通過人工溫度控制，防止混凝土表面與大氣溫差大于20℃引起大體積混凝開裂。

⑩對有抗滲要求的混凝土，采用普通硅酸鹽水泥拌制的混凝土養護時間不得少于14天，采用礦渣水泥、火山灰水泥等拌制的混凝土養護時間不得少于21天。

4 結語

在控制大體積混凝土溫度裂縫時既要控制混凝土內外溫差過大又要防止混凝土表面溫度的突變。同時也要重視溫度的監測，即在施工中隨時監測混凝土內外溫差變化趨勢，并以此來調整溫控措施，確保混凝土不開裂。另外施工過程中，工序和各環節采取防范措施，是減少裂縫產生和開裂的關鍵所在，只要各有關方面齊心協作，能確保建筑物和構件的安全耐久達到使用壽命。