浅谈大体积混凝土裂缝防治措施

摘要：大体积混凝土施工时，由于水泥水化过程中释放大量的水化热，使混凝土结构的温度梯度过大，从而导致混凝土结构出现裂缝，为保证混凝土的浇筑质量，应采取各种防范控制措施。本文主要分析了大体积混凝土产生裂缝的原因，并提出了裂缝控制的技术措施。

关键词：大体积 混凝土 裂缝防治

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

随着国民经济的发展，建筑工程规模的不断扩大，大体积混凝土在结构中的应用越来越广泛，同时，大体积混凝土温度裂缝问题日益突出并成为具有相当普遍性的问题。我国混凝土结构施工规范认为：凡是结构物断面最小尺寸在3m以上的混凝土块体，单面散热的结构断面最小尺寸在75cm以上，双面散热在100cm以上，水化热引起的最高温度与外界气温之差，预计超过25℃的混凝土，均可称为大体积混凝土。如何控制混凝土的内外温差和温度变形而造成的裂缝，提高混凝土的抗渗、抗裂和抗侵蚀性能，是建筑工程大体积混凝土施工中的一个关键问题。

一、大体积混凝土裂缝种类及产生原因

从裂缝的形成过程可以看到，混凝土特别是大体积混凝土之所以开裂，主要是混凝土所承受的拉应力大于混凝土本身的抗拉强度的结果。因此为了控制大体积混凝土裂缝，就必须从提高混凝土本身抗拉强度性能和降低拉应力这两方面综合考虑。抗拉强度主要决定于混凝土的强度等级及组成材料，要保证抗拉强度关键在于原材料的优选和配合比的优化，由于混凝土选用地材，从经济角度来考虑，原材料优化的空间相对较小，所以降低拉应力是控制混凝土裂缝的有效途径。而降低拉应力主要通过减少温度应力和沉缩应力来控制温度裂缝和沉缩裂缝。

1、温度裂缝产生的主要原因：一是由于混凝土结构内外温差较大引起的。在混凝土结构硬化期间，水泥释放大量的水化热，如果散热不及时，内部温度就会不断上升，使混凝土表面和内部温差变大。混凝土内部膨胀高于外部，此时混凝土表面将受到很大的拉应力，而混凝土的早期抗拉强度很低，因而出现温度裂缝。这种温度应力一般在表面处较大，离开表面就很快减弱，因此裂缝只在接近表面的范围内发生，表面层以下结构仍保持完整。二是由于结构温差较大，受到外界的约束引起的，当大体积混凝土浇筑在约束地基（例如桩基）上时，又没有采取特殊措施降低、放松或取消约束，或根本无法消除约束，则易发生深度、甚至是贯穿的温度裂缝。

2、沉缩裂缝是混凝土沉缩裂缝在大体积混凝土施工中也是经常发生的。主要原因是振捣不密实，沉实不足；或者骨料下沉，表层浮浆过多，混凝土浇筑后，没有及时抹光压实；如果表面覆盖再不及时，受风吹日晒，表面水份散失快，产生干缩，混凝土早期强度低，不能抵抗干缩变形而导致开裂。

二、大体积混凝土裂缝防治的技术措施

为了防止裂缝的产生，就要最大限度的降低温差和减小混凝土的收缩，具体措施如下：

1、优选原材料

（1） 由于温差主要是由水化热产生的，所以为了减小温差就要尽量降低水化热，为了降低水化热，要尽量采取早期水化热低的水泥，或者在保证强度等级的条件下尽量减少水泥用量。为减少水泥用量，优先采用52.5R、42.5R普通硅酸盐水泥等高标号水泥。

（2）适当搀加粉煤灰。混凝土中掺用粉煤灰后，可提高混凝土的抗渗性、耐久性，减少收缩，降低胶凝材料体系的水化热，提高混凝土的抗拉强度，抑制碱骨料反应，减少新拌混凝土的泌水等。值得一提的是：由于粉煤灰的比重较水泥小，混凝土振捣时比重小的粉煤灰容易浮在混凝土的表面，使上部混凝土中的掺合料较多，强度较低，表面容易产生塑性收缩裂缝。因此，粉煤灰的掺量不宜过多，在工程中我们应根据具体情况确定粉煤灰的掺量。

（3）选择级配良好的骨料。骨料在大体积混凝土中所占比例一般为混凝土绝对体积的80%～83%，因此在选择骨料时，应选择线膨胀系数小、岩石弹模较低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料。一般来说，可以选用粒径4mm～40mm的粗骨料，尽量采用中砂，严格控制砂、石子的含泥量(石子在1%以内，砂在2%以内)。控制水灰比在0.6以下。还可以在混凝土中掺缓凝剂，减缓浇筑速度，以利于散热。另外还可以考虑在大体积混凝土中掺加坚实无裂缝、冲洗干净、规格为150mm～300mm的大块石。掺加大块石不仅减少了混凝土总用量，降低了水化热，而且石块本身也吸收了热量，使水化热能进一步降低，对控制裂缝有一定好处。

（4）适当选用高效减水剂和引气剂等外加剂，这对减少大体积混凝土单位用水量和胶凝材料用量，改善新拌混凝土的工作度，提高硬化混凝土的力学、热学、变形、耐久性等性能起着极为重要的作用。

减水剂的主要作用改善混凝土的和易性，降低水灰比，提高混凝土强度或在保持混凝土一定强度时减少水泥用量，而水灰比的降低，水泥用量的减少对防止开裂是十分有利的。缓凝剂的作用一是延缓混凝土放热峰值出现的时间，由于混凝土的强度会随龄期的增长而增大，所以等放热峰值出现时，混凝土强度也增大了，从而减小裂缝出现的机率，二是改善和易性，减少运输过程中的塌落度损失；引气剂在混凝土的应用对改善混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土耐久性能十分有利。在一定程度上增大混凝土的抗裂性能。

2、施工措施

（1）选择优化配合比

优化混凝土配合比，选用良好级配的骨料，严格控制砂石质量，降低水灰比，并在混凝土中掺加粉煤灰和外加剂等，以降低水泥用量，减少水化热，以降低混凝土温升，从而可以降低混凝土所受的拉应力。

在混凝土拌制过程中，要严格控制原材料计量准确，同时严格控制混凝土出机塌落度：要尽量降低混凝土拌合物出机口温度，拌合物可采取以下两种降温措施：一是送冷风对拌和物进行冷却，二是加冰拌合，一般使新拌混凝土的温度控制在6℃左右。混凝土中的砂石要有良好的级配，碎石最大粒径与输送管径之比宜为1：3，砂率宜在40％-45％之间，水灰比宜在0.5-0.55之间，坍落度宜在15-18cm之间。

（2）混凝土浇注过程中要进行振捣方可密实，振捣时间应均匀一致以表面泛浆为宜，间距要均匀，以振捣力波及范围重叠二分之一为宜，浇注完毕后，表面要压实、抹平，以防止表面裂缝。另外，-浇注混凝土要求分层浇注，分层流水振捣，同时要保证上层混凝土在下层初凝前结合紧密。避免纵向施工缝、提高结构整体性和抗剪性能。

（3）尽量避开在太阳辐射较高的时间浇注，若由于工程需要在夏季施工，则尽量避开正午高温时段，浇注尽量安排在夜间进行。混凝土在实际温度养护的条件下，强度达到设计强度的75%以上，混凝土中心与表面最低温度控制在25℃以内，预计拆模后混凝土表面温降不超过9℃以上允许拆模。

（4）大体积混凝土最好选在春秋季施工，以降低混凝土入仓温度。如果确需在夏季施工，最好采取有效措施降低混凝土入仓温度。浇筑混凝土时最好不要让混凝土在太阳下直接爆晒。混凝土拌制前应保证水泥库通风良好，并对碎石洒水降温，自来水预先放入地下蓄水池中降温。为及时掌握混凝土内部温升与表面温度的变化值，在大体积混凝土内埋设若干个测温点，采用L形布置，每个测温点埋设2根测温管，1根管底埋置于混凝土的中心位置，测量混凝土中心的最高温升，另一根管底距混凝土上表面100 mm，测量混凝土的表面温度，测温管均露出混凝土表面100 mm。用100℃的红色水银温度计测温，以方便读数。第l-5d每2h测温1次，第6d后每4h测温1次，测至温度稳定为止。从已有施工经验的测温情况看，混凝土内部温升的高峰值一般在3.5d内产生，3d内温度可上升到或接近最大温升，内外温差值在20℃左右，控制在规范规定范围内，未发现异常现象

3、后期养护

（1）大体积混凝土的温度裂缝，主要是由内外温差过大引起的。混凝土浇注后，由于内部较表面散热快，会形成内外温差，表面收缩受内部约束产生拉应力，但是这种拉应力通常很小，不至于超过混凝土的抗拉强度而产生裂缝。但是如果此时受到冷空气的袭击，或者过分通风散热，使表面温度降温过大就很容易导致裂缝的产生，所以在混凝土在拆模后，特别是低温季节，在拆模后立即采取表面保护。防止表面降温过大 ，引起裂缝。另外，当日平均气温在2～3d内连续下降不小于6～8℃时，28d龄期内混凝土表面必须进行表面保护。

（2）混凝土浇注完毕后，应及时洒水养护以保持混凝土表面经常湿润，这样既减少外界高温倒罐，又防止干缩裂缝的发生，促进混凝土强度的稳定增长。一般在浇注完毕后12～18h内立即开始养护，连续养护时间不少于28d或设计龄期。

（3）若是在高温季节施工，则要在初期采用通制冷水来降低混凝土最高温度峰值，但注意，通水时间不能过长，因为时间过长会造成降温幅度过大而引起较大的温度应力。为了削减内外温差，还应在夏末秋初进行中期通水冷却，中期通水一般采用河水，通水历时两个月左右。后期通水是使混凝土柱状块达到接缝灌浆的必要措施，一般采用通河水和通制冷水相结合的方案。

大体积砼结构结构裂缝预防和控制是一门边缘科学, 也是一项系统工程,必须以材料、设计、施工和维护四个方面加以综合解决。设计方面,要积极采用先进技术,配合成熟的技术措施,抗放兼施,以抗为主,在理论上提出可行的控制措施,在实践操作中采用切实可行的技术,在经济上合理节约。材料配置,施工组织方面,要科学组织,合理安排,确保大体积砼的质量,严格按照施工规范,施工操作规程操作,不断改进操作工艺,加强养护,以预防和减少大体积砼裂缝的产生,将工程裂缝损害控制到最小程度。

参考文献：

1、林宝新，某超长结构桩筏承台大体积混凝土的温度计算与抗裂分析[J]，安徽建筑，2004年02期；

2、于波，浅谈大体积混凝土结构裂缝的成因及控制[J]，黑龙江交通科技，2007年07期；

3、苗晓辉，易星，某工程大体积混凝土施工的质量控制[A]，土木建筑学术文库（第8卷）[C]，2007年；

4、陈炎表，关于大体积砼施工的实践与分析[N]，建筑时报，2002年。