浅谈建筑中大体积混凝土防裂缝控制措施

摘要：大量的工程裂缝处理和调查结果显示，混凝土结构特别是大体积混凝土结构， 80%～90% 的裂缝都是由于混凝土降温产生的拉应力超过了混凝土的抗拉强度引起的。因此，大体积混凝土的裂缝控制首先要从温度控制开始，减小内外温差，降低温度应力；其次是裂缝的及时修补，这对于大体积混凝土裂缝的控制具有重大的意义。本文探讨了建筑中大体积混凝土防裂缝控制措施。

关键词：建筑；大体积混凝土；防裂缝；控制措施

中图分类号：TV543+.6 文献标识码：A文章编号：

大体积混凝土结构断面尺寸较大，导热性能差。在升温阶段，由于内部水化热升温，大体积混凝土的内外形成温差，冷缩的外部受到内部热膨胀作用而处于受拉状态，当拉应力超过混凝土极限抗拉强度时，会在表面产生裂缝；在降温开始的冷缩阶段，由于受到基础或相邻部件的约束，会在内部形成拉应力，当拉应力超过其极限抗拉强度， 则从约束面开始产生裂缝。

一、 大体积混凝土的含义

大体积混凝土是指体积与厚度均较大的混凝土，一般实体最小尺寸不小于1 m。它主要的特点是体积大，表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。所以必须采取有效措施防止裂缝产生，保证混凝土质量。

二、建筑中大体积混凝土裂缝产生的原因

在通常的大体积混凝土浇筑完成后容易出现两种裂缝。第一种是在浇筑完成3d～5d内，由于混凝土体积大，水泥的水化热很大，聚积在内部的不易散发， 混凝土的内部温度将显著升高。而混凝土表面则散热较快，这样形成较大的内外温差, 使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。如果在混凝土表面附近存在较大的温度梯度, 就会引起较大的表面拉应力，同时，此时混凝土的龄期很短，抗拉强度很低，当温差产生的表面拉应力超过此时的混凝土极限抗拉强度， 就会在混凝土表面产生表面裂缝。这种裂缝多发生在混凝土浇筑后的升温阶段。如果此时混凝土表面不能保持潮湿的养护环境，则混凝土表面由于水分蒸发较快而使初期的混凝土产生干缩，将加剧裂缝的产生。第二种裂缝产生在混凝土的降温阶段， 即当混凝土降温时，由于逐渐散热而产生收缩； 再加上混凝土硬化过程中，由于混凝土内部拌合水的水化和蒸发，以及胶质体的胶凝等作用，促使混凝土硬化时收缩。这两种收缩，在收缩时由于受到基底或结构本身的约束，会产生很大的收缩应力( 拉应力)，如果产生的收缩应力超过当时的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土中产生收缩裂缝，这种收缩裂缝有时会贯穿全断面，成为结构性裂缝，带来严重的危害。

三、建筑中大体积混凝土防裂缝控制措施

1、严格控制原材料质量

⑴水泥的选择

在大体积混凝土施工中应尽量选择水化热低和安定性好的水泥，尽量选用低水化热水泥。在满足强度要求的前提下尽量降低水泥用量，这样可以使混凝土浇筑后的内外温差和降温速度控制的难度降低。

⑵ 粗、细骨料的选择

在选择粗骨料时，可根据施工条件，尽量选用粒径较大、质量优良、级配良好、含泥量低的石子。在选择细骨料时，采用平均粒径较大、含泥量少的中粗砂，从而降低混凝土的干缩，减少水化热。

⑶掺加掺合料减水剂

掺加适量粉煤灰，既可改善混凝土工作性，减少用水量，减少泌水和离析现象，减少混凝土空隙，提高混凝土密实度和耐久性，又可代替部分水泥，减少水化热。选用高效缓凝减水剂，不仅降低单位水泥用量和水化热，还可延迟水化热释放速度使峰值降低。

2、精心设计混凝土配合比

在保证混凝土具有良好工作性能的情况下，应尽可能地降低混凝土的单位用水量，采用三低( 砂率、坍落度、水胶比) 二掺( 减水剂、引气剂) 一高(粉煤灰掺量)的设计准则, 生产出高强、高韧性、中弹、低热和高抗拉值的抗裂混凝土。

3、选择合适的施工方法

⑴分块法浇筑

为了有效降低大体积混凝土的内外温差，在大体积混凝土施工过程中常采用分块浇筑。分块浇筑又可分为分层浇筑法和分段跳仓浇筑法两种。分层浇筑法主要有全面分层法、分段分层法、斜面分层法3种。在时间允许的条件下，可将大体积混凝土结构采用分层多次浇筑，施工层之间的结合按施工缝处理，即薄层浇筑技术，它可以使混凝土内部的水化热得以充分地散发，但应该注意间歇时间，若间歇时间过长，会延长施工工期，也会使原混凝土对新浇层混凝土产生较大的约束，从而在上下层混凝土结合面产生难以发现的垂直裂缝。若间歇时间过短，则正处于下层混凝土升温阶段，表面温度较高，这时覆盖上层混凝土，不利于下层混凝土的散热，同时也容易导致上层混凝土升温，有可能超过混凝土要求的最高温升，从而加大混凝土产生裂缝的可能性。因此，选择上层混凝土覆盖的适宜时间应是在下层混凝土温度已降到一定值时，即上层混凝土温升倒加到下层后，下层混凝土温度回升值不大于原混凝土最高温升。如果混凝土结构厚度较大，工期又紧张，则这样的薄层浇筑技术虽然可行但不现实，而且存在施工缝。

对于一次性浇筑混凝土来说，从理论上分析，只要采取降低混凝土内部温度、保持内外温差在一定温度范围内(小于25 ℃)的措施，就可保证混凝土结构的完整性。但它的施工过程要求较高，尤其厚度较大时，很可能会出现因对混凝土的温差等因素失控而破坏混凝土完整性的状况，因此采用这一方法时，合理有效的施工措施必不可少。

⑵降低温度的施工措施

(a) 降低浇筑温度。这方面的措施主要有预冷骨料(水冷法、气冷法等)和加冰搅拌等。浇筑时间最好安排在低温季节或夜间，若在高温季节施工，则应采取减小混凝土温度回升的措施，如尽量缩短混凝土的运输时间、加快入模覆盖速度、缩短混凝土的暴晒时间、运输工具采取隔热遮阳措施等。泵送混凝土的管道应全程覆盖并洒以冷水，减少混凝土在泵送过程中吸收太阳的辐射热，最大限度地降低混凝土的入模温度。

(b) 减小水化热温升。这方面的措施主要有预埋水管冷却法和分块浇筑法。对于分块浇筑法来说，其浇筑层的厚度和浇筑段的长度能对混凝土工程的温度应力、施工速度、施工质量和施工费用形成较大的影响，对此，应在综合研究时予以考虑和确定。此外，亦可采取“骨料防晒, 加冰屑或冰水搅拌混凝土，运输中容器加盖防晒”等措施，以最大限度地降低原材料的温度，从而减少混凝土入模温度，并尽可能使之低于环境温度，形成负温差。这样，既有利于防止早期的表面裂缝，又能通过这种负温差后期在混凝土内引起压应力，以抵消内部温差引起的拉应力，防止内部裂缝。

(c) 调节混凝土的内外温度。可采用外蓄内散的综合养护措施提高表面温度并降低核心温度。必要时，可运用预埋冷却管的方法，在混凝土终凝而温度开始上升时通过持续通水来降温。有条件时，还可以将冷却管中循环水与表面的养护蓄水连通，进一步降低内外的温差。减小混凝土浇筑时的暴露时间，通过加强表面保温的措施来减小混凝土的内外温差。对此常用的方法有保温法和蓄水法， 保温法是利用保温材料(湿砂、锯末、草袋等) 覆盖在结构物表面和覆挂在结构物四周模板外，以减缓表层混凝土降温速度。蓄水法是利用蓄水的方式进行温度控制，同时也防止混凝土表面发生龟裂， 提高混凝土的强度和密实性， 蓄水的深度可根据温度控制需要经计算确定。除以上措施外, 还可以通过延长拆模时间来进行温度调节。但拆模后混凝土表面温度的下降值不得超过15℃。对于地下工程，在拆模后应及时回填，这是控制早期、中期裂缝的最有力措施。

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