大体积混凝土底板结构的裂缝控制

摘 要：大体积混凝土结构底板，由于水泥水化所释放的水化热会产生温度变化和收缩作用，

极易引起裂缝。本文分析了大体积混凝土裂缝的成因，就控制环节进行了探讨，提出通过设

计、材料、施工三个方面进行相关控制，以减少大体积混凝土出现裂缝，并通过一个工程实

例进行了相关控制要点的介绍。

关键词：大体积混凝土；温度收缩应力；防裂措施；配合比；温度测控；

中图分类号：TU375 文献标识码：A

1. 大体积混凝土概述

1.1 大体积混凝土结构

在工业与民用建筑结构中，一般现浇的连续墙式结构、地下构筑物及设备基础等是由温

度收缩应力引起裂缝的结构称为大体积混凝土结构。[1]

1.2 大体积混凝土底板的温度收缩应力特点：

1）均为地下结构，有防水要求，钢筋混凝土须控制裂缝开展，一般不存在承载力不足问题。

2）结构形式常采用现浇钢筋混凝土超静定结构，温差和收缩变化复杂，约束作用较大，

容易引起开裂。

3）水化热温升较高，降温散热较快，因此收缩与降温共同作用是引起混凝土裂缝的主要因素。其次，不均匀沉降及抗震问题都须适当考虑。

2．裂缝成因

大体积混凝土结构中，温度收缩应力是导致钢筋混凝土结构产生裂缝的主要原因。

2.1 温度收缩

大体积混凝土水泥水化过程发出的热量聚集于内部使混凝土温度急剧升高。当温度下降时，混凝土产生收缩，这种收缩变形受到约束时就产生了较大的拉应力。当混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种拉应力时，混凝土便开始出现冷缩裂缝。

2.2 干燥收缩

当混凝土在不饱和空气中失去内部毛细孔和凝胶孔的吸附水时，就会产生混凝土的干缩。当这种收缩变形受到约束﹑结构应力超过混凝土的强度极限时，就会引起混凝土结构的干缩裂缝。

3．温度控制和防止裂缝的措施

一般应从设计、材料和施工三个方面共同考虑来防止大体积混凝土出现裂缝。

3.1 设计方面：

1）合理的立面和平面设计，避免截面的突变，从而减小约束应力。设置“后浇带”可以适当减小收缩应力。超长工程不设置伸缩缝须有裂缝控制措施。

2）合理布置钢筋。基础的配筋除应满足基础承载力及构造要求外，还应结合大体积混凝土的施工方法增配承受因水泥水化热引起的温度应力及控制温度开展的钢筋，使构造筋能起到温度筋的作用，提高抗裂性能。配筋应尽量采用小直径、密间距。

3）避免用高强混凝土，尽可能选用中低强度混凝土（C20~C35）；在条件允许的情况下可利用其后期强度，如采用60天强度，这样可以减少水泥用量，同时减少水化热和收缩。

4）采用滑动层来减小基础的约束。当基础设置于岩石类地基上时，宜在混凝土垫层上设置滑动层，这样可以让混凝土结构减少由于温度应力而引起的自约束的影响，对控制温度裂缝起到有效的作用。

5）大体积混凝土工程施工前，应对施工阶段大体积混凝土浇注块体的温度、温度应力及收缩应力进行验算，确定施工阶段大体积混凝土浇注块体的升温峰值、里外温差及降温速度的控制指标，制定温控施工的技术措施。

3.2 材料方面：

1）混凝土配合比的选择，在保证基础工程设计所规定的强度、耐久性等要求和满足施工工艺要求的前提下，应满足合理使用材料、科学地选用材料配比，减少水泥用量和降低混凝土的绝热温升的原则。

2）改善材料质量，精选砂石料，控制细骨料的含泥量不大于 1%，粗骨料的含泥量不大于1.0%。[2]

3) 掺加矿渣与粉煤灰以减少水灰比，水泥用量。在保证强度的前提下，有效降低水化热，延迟峰温出现时间，抑制混凝土温度裂缝的产生。掺用矿渣与粉煤灰的自生收缩是膨胀变形，对混凝土的抗裂性是有益的。同时由于矿渣水泥混凝土及掺粉煤灰混凝土的自生膨胀变形是稳定的，所以在工程实践中应尽量采用。

4）选用泵送混凝土。凝结时间过快，将影响混凝土浇注面的粘结，易出现层间缝隙，使混凝土防水、抗裂和整体强度下降。一般泵送混凝土要求凝结时间有所延缓，这样对现场

浇注和减少坍落度损失都是有益的。

3.3 施工方面

1）大体积混凝土浇筑应分段分层浇捣，当设计无要求时，不得留施工缝。分段位置应位于后浇带处，如需增设施工缝，应事先得到设计单位的批准。

2）混凝土的浇注方法可采用分层连续浇注或推移式连续浇注，层间时间间隔应不大于混凝土的初凝时间。混凝土的摊铺厚度应根据所用振捣器的作用深度及混凝土的和易性确定。

3）浇注应在室外气温较低时进行，并控制入模温度。混凝土浇筑温度不宜超过28度。浇筑大体积混凝土应合理安排混凝土下料顺序。

4）混凝土的拌制、运输必须满足连续浇注施工及尽量降低混凝土出罐温度等方面的要求。浇注过程中，应及时清除混凝土表面的泌水。

5）浇注后用保温隔热法（用草袋和塑料薄膜进行保温和保湿）对大体积混凝土进行养护。并应根据气候条件采取控温措施，混凝土中心与外表面的最大温差不高于25~30度。避免因内部温差、内外温差过大引起的裂缝。在养护期间，混凝土表面应有足够的保护以防止水份和热量流失。在混凝土内最高温点与空气的温差还未降至少于摄氏25度之前，模板和保温工作应继续保持。

6）浇筑前应安装及测读混凝土温度传感测定记录仪，并制订一份详细测温方案。在保

温养护过程中，应对混凝土浇注块体的里外温差和降温速度进行监测，并根据数据相应调整

保温养护措施以满足温控指标的要求。

4．结论

综上所述，可以通过以下方面达到有效控制大体积混凝土裂缝的目的：

1）合理的立面和平面设计，合理布置钢筋，尽可能选用中低强度混凝土。大体积混凝土工程施工前，应对施工阶段大体积混凝土浇注块体的温度、温度应力及收缩应力进行验算。

2）建筑工程所用的建筑材料应符合有关标准的规定和设计文件的要求，所用的建筑材料在满足材料强度要求的前提下，应尽量选择收缩小、抗裂性能好的材料。

3）混凝土的浇注方法可采用分层浇注，层间时间间隔应不大于混凝土的初凝时间。混凝土的拌制、运输必须满足连续浇注施工的要求。浇筑时应合理安排混凝土下料顺序，控制入模温度。浇注后应用保温隔热法对大体积混凝土进行养护。在保温养护过程中，应对混凝土浇注块体的里外温差和降温速度进行监测。

4）大体积混凝土裂缝控制是涉及设计、材料及施工三方的综合问题，在施工前应组织

三方面的成立项目领导小组，确定相关工作的负责人，建立健全质量管理、控制和检验体系，严格执行设计、材料、施工方面既定控制措施与目标，协调组织和处理大体积混凝土的裂缝控制工作。

参考文献

[1] 王铁梦．《工程结构裂缝控制》，北京：中国建筑工业出版社， 1999年

[2]JGJ55-2011．《普通混凝土配合比设计规程》，北京：中国建筑工业出版社，2011 年