浅析大体积混凝土裂缝控制及施工技术

摘要：现代建筑工程中，大体积混凝土施工技术得到了广泛的应用。大体积混凝土在施工过程中技术要求比较高,特别在施工中要防止混凝土因水化热引起的温度应力产生的混凝土裂缝。因此，只有在施工过程中各个环节都要做好充分的准备工作, 才能够建造出优质工程。

关键词：大体积混凝土温度施工技术养护

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

前言：纵观我国城市土地资源现状，城市建筑密度日益增大，向地下发展乃当前建筑发展趋势，因此大体积混凝土施工技术得到了广泛的应用。尤其是大体积混凝土底板、高强度等级的混凝土墙、柱以及梁、板组成的地下室是高层建筑的承重基础，其作用当然毋庸置疑。地下室大体积混凝土的温度裂缝的危害性相当严重，往往使地下室产生漏渗，引起钢筋的锈蚀，降低建筑物的安全，造成巨大的损失。所以一次不间断浇筑混凝土，并且控制在此过程的温度及收缩各阶段产生的裂缝，是大体积混凝土施工的重点。

一、大体积混凝土裂缝

大体积混凝土内出现的裂缝按深度的不同，分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种。贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝，最终形成贯穿裂缝。它切断了结构的断面，可能破坏结构的整体性和稳定性，其危害性是较严重的；而深层裂缝部分地切断了结构断面，也有一定危害性；表面裂缝一般危害性较小。

出现裂缝并不是绝对地影响结构安全，它都有一个最大允许值。处于室内正常环境的一般构件最大裂缝宽度≤0.3mm；处于露天或室内高湿度环境的构件最大裂缝宽度≤0.2mm。对于地下或半地下结构，混凝土的裂缝主要影响其防水性能。在地下工程中应尽量避免超过0.3mm贯穿全断面的裂缝。如出现这种裂缝，将大大影响结构的使用，必须进行化学灌浆加固处理。产生裂缝的主要原因有以下几方面：

1、水泥水化热。当水泥水化热引起温度应力和温度变形时便易产生裂缝。水泥在水化过程中要释放出一定的热量,每克水泥水化放热量为120cal/g左右，混凝土内部的最高温度一般可达60~65℃。大体积混凝土结构断面较厚,表面系数相对较小,所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去，以至于越积越高，使内外温差增大。对于大体积混凝土而言，其内部的温度应力与混凝土厚度及水泥用量、品种、结构有关系，结构尺寸越大，厚度越厚，温度应力就越大，引起裂缝的可能性也越大。

2、外界气温变化。大体积混凝土在施工阶段，它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降，此裂缝形成与升温阶段恰恰相反，会大大增加内外层混凝土温差，大体积混凝土是极为不利的。当大体积混凝土在降温硬化过程中，其内部水分蒸发并且大量胶质体产生胶凝，导致混凝土内部产生收缩，收缩应力继而产生，相反作用而言，拉应力也会同时产生。若拉应力超过混凝土极限抗拉强度时，就会在混凝土中产生收缩裂缝。如温度加剧变化，其温度引起应力也骤然增大，导致裂缝随之增大，情况严重者会贯穿全断面，进而演变成结构性裂缝，这样以来，形成的影响不言而喻。

3、混凝土的收缩。混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必须的，而约80%的水分要蒸发。多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后，再处于水饱和状态，还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化，这对混凝土是很不利的。影响混凝土收缩，主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺、养护条件等。

二、地下大体积混凝土裂缝防治措施

1、温度裂缝的控制技术。

降低混凝土中水泥在水化过程中的水化热，外界温差过大产生膨胀与收缩应力，可以采用斜面分层浇注，以减少混凝土的一次浇注量，控制混凝土的温度应力和混凝土的收缩量，以避开混凝土的水化热高峰。其层间的间隔时间应尽量缩短，避免出现冷缝延长混凝土初凝及终凝时间，因为水泥在水化的总发热量是个常数，延长升温与降温时间，不致于使温度梯度产生峰值，使膨胀与收缩的应力达到最高值，裂缝迅速加大。合理选用混凝土粗细骨料，水灰比，掺适量微膨胀剂，缓凝剂，使结构产生自应力，来提高混凝土的抗拉能力，减少由于热胀冷缩产生结构裂缝及提高抗渗能力，并通过试配确定一般混凝土配合比。

在结构设计及计算时，应考虑大体积砼中水泥在水化过程中产生温度应力对结构的不利因素。所以结构的配筋应增加由于温度应力产生附加应力的配筋，或采用钢纤维混凝土，可以大大提高混凝土内部的抗拉强度，这是减少或消除结构裂缝的重要构造措施。加强混凝土的养护，采取有效表层保温，保湿措施，使外界气温与混凝土表面温差不宜过大，散热过快，并保持足够水份，使混凝土水化与凝固更完善，减少温度梯度，膨胀与收缩更均匀。在浇灌混凝土前，要仔细检查垫层的防水有没有出现渗漏，保证在没有出现渗漏的情况下才能浇灌混凝土。要减小混凝土的内外温差，一是降低混凝土的最高温度，二是提高混凝土的表面温度。通过对混凝土表面保湿和养护，严格控制混凝土结构的内外温差。混凝土浇筑后，可先在其表面覆盖一层塑料薄膜，防止水分蒸发，再在薄膜表面覆盖保温材料，如草袋等。其间，若测得温差大于设定值时，采取用碘钨灯照和在保温材料之上再搭塑料保温棚，将内外温差控制在预定值之内。必要时候可采取在混凝土结构内部预埋冷却水管，通过循环冷水进行混凝土内部冷却。

2、大体积混凝土的材料的选择。

为了在降低发生裂缝的概率，各个环节都必须严格把关，原材料的选用必须遵循以下方面的原则：

a. 粗骨料宜采用连续级配，针、片状颗粒含量应

b. 外加剂宜采用缓凝剂、减水剂；掺合料宜采用粉煤灰、矿渣粉等。为了减少水泥用量，可掺入水泥用量15％～20％的II 级粉煤灰取代10％～15％的水泥。

c. 大体积混凝土在保证混凝土强度及坍落度要求的前提下，应提高掺合料及骨料的含量，以降低单方混凝土的水泥用量。

d. 降低原材料的温度, 应尽量选用水化热低、凝结时间长的水泥。宜选用低热或中热的低热矿渣硅酸盐水泥、大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等。在选用矿渣水泥时应尽量选择泌水性的品种，并应在混凝土中掺入减水剂，以降低用水量。在施工中，应及时排出析水或拌制一些干硬性混凝土均匀浇筑在析水处，用振捣器振实后，再继续浇筑上一层混凝土。

三、大体积混凝土的施工技术

浇筑方案，除应满足每一处混凝土在初凝以前就被上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外，还应考虑结构大小、钢筋疏密、预埋管道和地脚螺栓的留设、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响，常采用的方法有以下几种：

3.1 全面分层。即在第一层全面浇筑全部浇筑完毕后，再回头浇筑第二层，此时应使第一层混凝土还未初凝，如此逐层连续浇筑，直至完工为止。采用这种方案，适用于结构的平面尺寸不宜太大，施工时从短边开始，沿长边推进比较合适。必要时可分成两段，从中间向两端或从两端向中间同时进行浇筑。

3.2 分段分层。混凝土浇筑时，先从底层开始，浇筑至一定距离后浇筑第二层，如此依次向前浇筑其他各层。由于总的层数较多，所以浇筑到顶后，第一层末端的混凝土还未初凝，又可以从第二段依次分层浇筑。这种方案适用于单位时间内要求供应的混凝土较少，结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。

3.3 斜面分层。要求斜面的坡度不大于1/3，适用于结构的长度大大超过厚度3倍的情况。混凝土从浇筑层下端开始，逐渐上移。混凝土的振捣也要适应斜面分层浇筑工艺，一般在每个斜面层的上、下各布置一道振动器。上面的一道布置在混凝土卸料处，保证上部混凝土的捣实。下面一道振动器布置在近坡脚处，确保下部混凝土密实。随着混凝土浇筑的向前推进，震动器也相应跟上。

四、大体积混凝土养护阶段的温度控制

养护是大体积混凝土施工中一项十分关键的工作。养护主要是保持适宜的温度和湿度，以便控制混凝土内表温差，促进混凝土强度的正常发展及防止混凝土裂缝的产生和发展。根据工程的具体情况，应尽可能多养护一段时间，拆模后应立即回土或在覆盖保护，同时预防近期骤冷气候影响，以控制内表温差，防止混凝土早期和中期裂缝。大体积混凝土的养护，不仅要满足强度增长的需要，还应通过人工的温度控制，防止因温度变形引起混凝土的开裂。温度控制就是对混凝土的浇筑温度和混凝土内部的最高温度进行人为的控制。在混凝土养护阶段的温度控制应遵循以下几点：

4.1 混凝土的中心温度与表面温度之间、混凝土表面温度与室外最低气温之间的差值均应小于20℃；当结构混凝土具有足够的抗裂能力时，不大于25℃~30℃。

4.2 混凝土拆模时，混凝土的温差不超过20℃。其温差应包括表面温度、中心温度和外界气温之间的温差。

4.3 采用内部降温法来降低混凝土内外温差。内部降温法是在混凝土内部预埋水管，通入冷却水，降低混凝土内部最高温度。冷却在混凝土刚浇筑完时就开始进行，还有常见的投毛石法，均可以有效地控制因混凝土内外温差而引起的混凝土开裂。

4.4 保温法是在结构外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料（如草袋、锯木、湿砂等），在缓慢的散热过程中，使混凝土获得必要的强度，以控制混凝土的内外温差小于20℃。

4.5 混凝土表层布设抗裂钢筋网片，防止混凝土收缩时产生干裂。

结束语：

大体积混凝土施工是高层建筑工程主体施工过程中一个非常重要的环节。材料的选择，施工工艺的技术、混凝土施工完后的养护、控温和施工裂缝的预防都对大体积混凝土工程的质量有很重要的影响，所以在施工过程中我们要对每一个环节严格把关，才能够建造出优质工程。

参考文献：

[1] 王志永.浅谈大体积混凝土施工技术的分析[J].科学之友,2010.

[2] 李晓岩.浅谈大体积混凝土的施工技术.黑龙江科技信息,2010.