浅谈大体积混凝土施工中控制裂缝的技术

【摘 要】随着大体积混凝土结构的广泛应用，在其施工过程中出现的裂缝问题必须得到我们的重视。本文对大体积混凝土施工中裂缝的成因及极其控制措施作了分析探讨，供同行参考。

【关键词】裂缝成因；控制技术

1.前言

科技的不断进步带动了高层建筑和大跨径桥梁的发展，促使大体积混凝土结构的应用愈加广泛。而不正确的施工方法和低效率的控制措施，极易导致在施工过程中混凝土的内外温差大于25℃，造成大面积的混凝土裂缝，对结构的使用造成影响和破坏。所以必须注重大体积混凝土结构的裂缝控制。

2.裂缝的表现形式与成因分析

2.1 表现形式

因混凝土沉缩及表面塑性收缩而出现的表面浅层裂缝。此类裂缝大多较短且无分布无规则，对结构使用没有影响，通过表面防护处理便可解决问题。因混凝土升温太高、温差太或降温太快而出现的深层、通长或贯穿裂缝。此类裂缝通常先与长边方向的中部、边角处和截面突然变化处出现，会对结构整体受力和使用耐久性产生影响。

2.2 成因分析

使大体积混凝土出现裂缝的原因有以下几个：一是混凝土在凝固初期有大量的水化热产生，导致内部温度升得过高，体积发生膨胀，此时因受基岩或前期混凝土的约束而有压应力产生。而在混凝土在凝固后期，由于冷却收缩会有拉应力产生，且拉应力比升温膨胀而出现的压应力值要大。当混凝土的极限抗拉应力小于拉应力时，混凝土内部就会有裂缝产生，并可能演变成贯穿裂缝，造成结构的极大破坏。二是当混凝土浇筑结束后外界气温骤降，导致混凝土内外温差较大，在混凝土表面有相对较大的温度拉应力出现，造成表面有裂缝出现。三是浇筑混凝土后，由于缩水和塑性收缩而有表面收缩裂缝出现。

其中，因后两种因素而产生的裂缝，可按规范要求正常养护，便能有效避免控制其产生危害。而第一点由于水泥水化热产生的大温差是产生大体积混凝土温度裂缝的根本原因，必须得到我们的重视。

3.控制温差与防裂措施

据相关规定，在大体积混凝土工程实施之前，必须验算大体积混凝土浇筑块体在施工阶段的温度，对施工期间，大体积混凝土浇筑块体的升温峰值、内外温差和降温速度的相应指标进行确定，并相应制定控制温度的措施。温控施工技术措施的施行可以保证施工质量，防止产生有害裂缝、尤其是贯穿裂缝。另外，混凝土表面温度裂缝宽度要不大于0.3mm。

3.1 选材合理，改善配比

3.1.1 控制原材料

水泥：选取具有较低水化热和较长凝结时间的水泥，如粉煤灰水泥、矿渣水泥或大坝水泥等。在比选材料时，要取样进行不同水泥的水化热试验，通过比较分析，择优选取低水化热的水泥。粗骨料：采用5mm～31.5mm连续级配碎石，针片状颗粒的含量小于10%，含泥量小于1%。细骨料：选用优质的中粗河砂，含泥量小于2%，控制细度模数在2.3mm～2.7mm之间。粉煤灰：作为一种优质的掺和料，应选用一级粉煤灰，尽可能保证其大细度模数和低烧失量。水：达到饮用水标准。外加剂：选取缓凝高效减水剂。

3.1.2 改善配比。

一是尽量减少水泥用量。在保证混凝土强度的前提下，最可靠的控温措施之一就是尽量减小水泥用量。水泥用量通常不超过350Kg/m3。二是粉煤灰的参用。在混凝土进行粉煤灰的掺加是为了取代部分水泥，降低水泥用量和水化热，并能充当填充材料，对混凝土的易性做出改善。其用量通常是水泥用量的30%～40%。高效减水剂的掺加。高效减水剂的掺加对混凝土有双重效果，不但能够缓凝混凝土，推迟水化热峰值，减少混凝土表面温度梯度；同时还可以降低水灰比，避免因水灰比过大而出现塑性收缩。

3.2 控制施工过程

对混凝土的出机温度与浇筑温度进行控制。研究表明降低碎石的温度是降低出机温度的最佳办法。温度较高时，为避免阳光直射，要在砂石堆场设置遮阳棚；如有必要，可以碎冰形式加入部分拌和用水。为确保混凝土均匀性，在结束搅拌前，应保证混凝土拌和物中的冰全部溶化。为达到对混凝土的浇筑温度目的，可提高运输速度，缩短运输时间，在运输途中尽可能地降低搅拌速度。在温度较高时，运输车的搅拌罐可施行冷水喷淋，降低运输时对太阳辐射热的吸收。并加大浇筑强度，减少浇筑时间。采取分层或分块浇筑，加快混凝土散热速度。（1）分层浇筑。①控制其施工时母层的相应厚度于1m～1.5m间，具体指标根据混凝土浇筑能力极其降温措施来确定。②浇筑捣实下层混凝土的工作的完成必须在前层混凝土初凝或丧失重塑性之前。③若下层混凝土施工时无法在前层混凝土初凝或失去重塑性能前完成，应按规定有4d～7d的间歇，待前层混凝土到达一定强度在浇筑下层混凝土，且在浇筑前按施工缝对两层结合面进行凿毛及清扫浮浆处理。（2）分块浇筑。当截面面积超过100m2时，在前层混凝土开始初凝或失去重塑性能前无法完成浇筑振捣下层混凝土时，如采用分层浇筑，因间隔时间长会导致工期的延误。为加快进度并保证施工质量，应采取分块浇筑。①对分块区域进行合理布置，每块平均面积应不小于50m2，高度应小于1.5m。②错开布置上下邻层混凝土间的竖向接缝，将其做成企口，按施工缝处理。

3.3冷却水降温。

在混凝土内部进行冷却水管的布置，混凝土终凝后，进行通水冷却降温。借由冷却水的循环来混凝土内部温度降低，降低内外温差。在混凝土内部合理布置测温点，进行测温传感器的埋设，借助测温点监测温度来掌握混凝土内部各测点的温度变化，以便及时对冷却水流量进行调整，控制混凝土内外温差不大于25℃。冷却循环水管可采用φ25mm左右铁管，按照冷却水自较热中心区向边区流动的原则，在靠近混凝土中心处设置进水管口，在混凝土边区处设置出水管口。进出水管口均引出混凝土顶面以上。错开每层水管的垂直进出水口，调节水管流量的水阀和测流量设备设置在出水口处。安装冷却水管时，保证固定牢靠的钢筋骨架和支撑桁架，防止混凝土浇筑时水管变形及脱落而有堵水和漏水现象出现，并做通水试验。通水循环在混凝土终凝后才能进行。进出口的水温及时用温度计测量，进行水管流量的调整，控制水管流量与1.2m3/h～1.5m3/h，控制进出水温差于10℃左右，保证水温与混凝土内部温差小于20℃。使用完冷却水管用压注水泥浆封闭。

3.4 约束条件的改善

在岩石地基或厚度较大的混凝土垫层上进行大体积混凝土浇筑时，为减少垂直收缩裂缝可在岩石地基或混凝土垫层上进行隔离层的铺设。通常采取涂刷一层3mm～5mm厚的沥青或干铺二毡三油做隔离层。混凝土平面尺寸过大时，可采取后浇带，即在结构中适当部位每隔20m～30m预留宽为0.5m～1m的后浇带，在浇筑混凝土30天～40天后封闭。

3.5 加强养护

大体积混凝土容易被太阳暴晒和被雨水、冷空气的袭击，导致表面有较大温度变化，产生裂缝。所以必须加强混凝土的养护。浇筑混凝土完后，应适时加覆盖物并洒水进行养生；同时保证供应冷却水的供应，加强保温、保湿养护，减小内外温差。在其内部和表面设置测温点，加强温度观测，并随时了解混凝土浇筑后温度情况，掌握混凝土温差变化，控制混凝土内外温差于25℃以内。

4.结语

大体积的混凝土裂缝控制对建筑施工的顺利进行有着极其重要的现实意义，因此相关技术人员必须能够彻底分析裂缝成因，并熟练掌握裂缝控制技术，借以提高工程的质量。

参考文献：

[1]叶琳昌，沈义.大体积混凝土施工[M].北京：中国建筑出版社，1987.

[2]赵志縉.高层建筑基础施工[M].北京：中国建筑出版社，1986.

[3]徐仁祥.建筑施工手册第四册，第三版[M].北京：中国建筑出版社，1997.