淺析在施工中的大體積混凝土裂縫控制

張光寧

摘 要：大體積混凝土結構物施工時技術難度較大，并容易產生裂縫。本文分析了大體積混凝土施工過程中裂縫產生的原因，并結合實際的工程提出相應的防控措施，產生了一定的效果。

關鍵詞：大體積混凝土;裂縫;原因;防控措施

中圖分類號：TU755.7 文獻標識碼：A

1 工程概況

江蘇某高速公路項目主要工程量有：路基挖方：5.4萬m3，路基填方147萬m3，濕噴樁16.9萬延米，雙向土工格柵4.1萬m2，碎石土回填1.7萬m3;設通道32處，涵洞35道，其中大型的通道兩座。

1#通道，通道結構形式為34.18*8*4，一次澆筑混凝土量為572.9m3，采用C30混凝土澆筑。

2#通道，通道結構形式為34.11*8*4，一次澆筑混凝土量為571.7m3，采用C30混凝土澆筑。

2 大體積混凝土裂縫產生的原因分析

2.1 混凝土的收縮的影響

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，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。初期主要是水泥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。

2.2 外界氣溫、濕度變化

大體積混凝土結構在施工期間，外界氣溫的變化對裂縫的產生有著很大的影響。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。如果外界溫度下降過快，會造成很大的溫度應力，極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。

2.3 水泥水化熱的影響

水泥水化過程中放出大量的熱，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。

2.4 外部荷載的影響

結構物在施工及使用過程中承受兩大類荷載，第一類荷載，包括永久荷載、可變荷載、風雪的荷載等;第二類荷載，包括溫度、收縮及不均勻沉陷等。外界溫度的變化對混凝土的影響也不容忽視。

3 本工程采用的防治方法和取得的效果

（1）適當延長混凝土的脫模時間。混凝土的早期強度沒有形成之前不能脫模。一般脫模時間：夏天在澆筑日期5天之后為佳;冬天在澆筑日期7天之后為佳。非承重的可適當提前。

（2）選擇適當的配合比。①本工程采用5 mm～31.5 mm碎石連續級配，最佳粗細骨料級配，增加混凝土密實度，減少收縮、徐變。②在配合比中加入粉煤灰，由于粉煤灰中含有大量的硅、鋁氧化物，這些硅鋁氧化物能夠與水泥的水化產物進行二次反應，是其活性的來源，可以取代部分水泥，從而減少水泥用量，降低混凝土的熱脹。③在配合比中使用外加劑。外加劑的主要作用是改善混凝土的和易性，降低水灰比，提高混凝土強度或在保持混凝土一定強度時減少水泥用量，減小水化熱的產生。

（3）加強后期養護混凝土養護主要是保持適當的溫度和濕度條件。保溫能減少混凝土表面的熱擴散，降低混凝土表層的溫差，防止表面裂縫。混凝土澆注完畢后即轉入養護階段。本工程采用了三項養護措施：混凝土表面收光后立即覆蓋一層塑料薄膜，以防止早期失水出現塑性裂縫;根據測溫結果，適時在塑料薄膜上覆蓋兩層土工布保溫;在塑料薄膜下適時補水，以保證水泥發揮補償收縮作用的充分條件。在氣溫較高（尤其超過30℃）時，澆水養護是保證砼強度的關鍵。工地現場使用小型水泵澆水，并在砼澆筑12小時內對砼覆蓋塑料薄膜養護。薄膜養護采用一次性材料，始終保持塑料薄膜內有凝結水，后續工序應盡量避免對塑料薄膜的破壞。避免了混凝土因干燥而產生干縮裂紋。養護一般在7天以上。

（4）優化澆筑工藝，面分層，薄層澆筑，連續推進。澆注過程中要進行振搗方可密實，振搗時間應均勻一致以表面泛漿為宜，間距要均勻，以振搗力波及范圍重疊二分之一為宜，澆注完畢后，表面要壓實、抹平，以防止表面裂縫;澆注混凝土要求分層澆注、分層流水振搗，同時要保證上層混凝土在下層初凝前結合緊密;避免縱向施工縫、提高結構整體性和抗剪性能;盡量避開在太陽輻射較高的時間澆筑。對已澆筑的混凝土，在終凝前進行二次振動，可排除混凝土因泌水，在石子、水平鋼筋下部形成的空隙和水分，提高粘結力和抗拉強度，并減少內部裂縫與氣孔，提高抗裂性。

（5）1#通道一脫模時間為5天，后期養護沒有采用塑料薄膜和土工布。在施工后一個月左右出現兩條裂縫。

（6）2#通道脫模時間為7天，后期養護采用塑料薄膜和土工布等養護措施。在施工后到目前為止還沒有出現裂縫，取得了較好的效果。

4 其它防治大體積混凝土裂縫的方法

（1）選擇合適的原材料。混凝土的收縮裂縫往往在施工的早期就產生了，其自身收縮是混凝土硬化過程中水泥與水發生水化反應生成新的化學物質，導致自身體積縮小。混凝土自身收縮的大小與水灰比、細摻料的活性、水泥細度等因素有關。用水量越大，水灰比越高，混凝土收縮越大;水泥細度越大，混凝土的收縮越大，且發生的收縮時間越長;因此選用大的骨料，并盡可能的多用骨料，則可以減小干縮，同時要嚴格控制粗細骨料的含泥量。

（2）控制混凝土的出場溫度。混凝土的拌制過程中，要嚴格控制原材料計量準確，同時嚴格控制混凝土出機塌落度;要盡量降低混凝土拌合物出機口溫度，拌合物可采取以下兩種降溫措施：一是送冷風對拌和物進行冷卻，二是加冰拌合，一般使新拌混凝土的溫度控制在6℃左右。

（3）降低混凝土內外溫差，“內排”并“外保”，一般要求混凝土內外溫差不超過25℃，具體實施辦法為：①降溫冷卻水管布設：在澆筑墻體混凝土前，鋼筋綁扎好后立模前預先在混凝土內按1 m的層距布設降溫冷卻水管，混凝土澆注完成后，即可在該層水管內通水。通過水循環，帶走砼內部的熱量，使混凝土內部的溫度降低到要求的限度。②攪拌工藝：采用二次投料的凈漿裹石或砂漿裹石工藝，可以有效地防止水分聚集在水泥砂漿和石子的界面上，使硬化后界面過渡層結構致密、粘結力增大，從而節約水泥，并進一步減少水化熱和裂縫。③振搗工藝：混凝土分層澆筑，分層振搗，適當控制入模厚度和振動技術，每層澆筑厚度為40 cm，設置施工縫聯結鋼筋。待每薄層混凝土全斷面布料振搗完畢，再從一頭向另一頭循環澆筑。

5 結語

大體積混凝土的裂縫特別是表面裂縫，主要是由于內外溫差過大產生的。對大體積混凝土這種拉應力較大，容易超過混凝土抗拉強度而產生裂縫。

因此，加強養護是防止混凝土開裂的關鍵之一。要對混凝土裂縫進行認真研究、區別對待，采用合理的方法進行處理，并在施工中采取各種有效的預防措施來預防裂縫的出現和發展，在養護中要加強溫度監測和管理，及時調整保溫和養護措施，延緩升降溫速率，保證混凝土不開裂，有效的確保混凝土的施工質量。有些橋梁大體積承臺或橋臺的施工還可以在混凝土內摻入適量的塊石，減少水泥水化熱使混凝土的溫度升高，避免裂縫的產生。通過對南通至洋口港區高速公路TY-TZ1施工標兩個大型通道的施工總結，為今后的類似工程施工積累了施工經驗。

參考文獻：

[1]葉琳昌，沈義.大體積混凝土施工[M].北京：中國建筑工業出版社，1987.

[2]段崢，馬朝雪，王莉莉.現澆大體積混凝土裂縫的成因與防治[J].混凝土，2003，25（05）：48-58.