大体积混凝土裂缝分析与控制

摘要：随着城市化进程的推进以及经济的快速发展，越来越多的结构采用大体积结构形式。大体积混凝土常见的质量问题就是裂缝。本文就大体积混凝土出现裂缝的机理以及防治措施进行了分析，并结合了具体工程实例配合介绍。

关键字：机理、措施、监测、有效

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

对于大体积混凝土，如高层楼房基础、大型设备基础等，一个相当普通的问题就是结构产生裂缝，影响结构安全、正常使用和建筑物的使用寿命。我们必须采取有效的措施减少裂缝的发生，将有害裂缝控制在允许范围内。裂缝的出现主要是由于温度、收缩产生的变形引起的。下面就大体积混凝土出现裂缝的常见机理进行分析。

一、大体积混凝土出现裂缝的常见机理

1、混凝土中的水泥水化热过大产生的裂缝

混凝土中的掺合料水泥在水化过程中会产生过多的水化热，由于大体积混凝土外形致使水化热不能有效导出，会使结构体内的温度越升越高与外面温度形成很大的反差。单位时间混凝土释放出去的水化热与混凝土单位体积水泥使用量以及水泥的品种有很大的关系，并随着混凝土的龄期增加而增加。矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥与复合水泥的水化热要明显小于硅酸盐水泥、普通水泥的水化热。所以大体积结构物尽量选用前几种水化热较低的水泥。混凝土外表面能够自然散失热量，所以混凝土内部最高温度一般会出现在混凝土浇筑后的第3至第5天内，这个阶段应该严格控制混凝土温度升值。

2、外部气温以及混凝土收缩

不同的施工场地具有不同的气候条件，在大体积混凝土现场浇筑过程中，外面温度对混凝土体内温度影响很大。尤其在北方地区，昼夜温差变化比较大，随着气温的突然大幅下降，混凝土内外形成比较强烈的温度差，此时混凝土内外会形成温度应力，当温度应力量值超过混凝土抗拉强度极限值时，混凝土表面就会出现温度裂缝。

3、致使大体积混凝土出现裂缝的其他原因

除了前两者会使大体积混凝土出现裂缝，还有一些因素也会致使混凝土出现裂缝，比如水泥质量不达标，掺合料以及一些添加剂使用不当，混凝土浇筑工艺不正确，浇筑后养护措施不到位，混凝土内部钢筋出现锈蚀致使混凝土出现裂缝。

二、大体积混凝土裂缝防治措施

1、大体积混凝土配合比要求

大体积混凝土应选用水化热比较低的水泥，水泥强度发展时间要长。水灰比控制在0.3左右可以减少混凝土出现裂缝的程度。混凝土含砂率应控制在40%以内。通过在混凝土中添加防水剂可以将泵送混凝土塌落度控制在12±2mm范围以内。采用外渗法进行配合比设计时，应减掉粉煤灰在砂料中的使用量。大体积混凝土配合比设计还应该满足强度等级、抗渗性、耐久性以及体积稳定性等要求。工程设计人员应该按照相关规定检查设计好的混凝土配合比是否满足要求。

2、混凝土浇筑工艺对裂缝的有效控制

大体积混凝土浇筑时可以选择整体分层浇筑方案或者选择推移式连续浇筑方案。分层连续浇筑方案可以有利于混凝土的振捣，使混凝土中的其他更能有效排出，也能使混凝土更加密实。混凝土浇筑应该从低处开始，沿长边方向自一端向另一端进行。在混凝土供应充足的情况下，混凝土浇筑可以采用多点同时浇筑的施工工艺，不仅节省施工时间，还能使振捣达到较理想状态。另外，需要注意的是在混凝土达到振动界限之前需要进行第二次振捣，通过这个方式可以有效排除内部钢筋下面的空隙和水分，增加钢筋与混凝土之间的握裹力，增加混凝土密实度，减少内部裂缝的出现。

大体积混凝土浇筑应该采用保温保湿的养护，减少混凝土内部出现的温度—收缩应力剧烈变化，使大体积混凝土产生裂缝。混凝土浇筑前计算浇筑体的温度应力、温度、收缩应力，确定内部温度升温值，制定相应温控措施。混凝土浇筑体内外温差不宜大于25℃，温度骤降不能超过10℃，混凝土温度降低的速度不能大于2.0℃/d，浇筑体表面与空气温差不能大于20℃。

二、裂缝控制具体实例分析

经过上面的叙述，介绍了一些大体积混凝土裂缝的产生机理以及主要防治措施，下面结合具体的实例主要介绍与防治相关的问题。

1、工程概况

某商住两用楼，地上18层，地下两层，建筑面积约为4万平米，框架为框剪结构体系，本住宅楼地梁厚度达到1900mm，承台厚度达到1800mm，鉴于此大体积基础形式，为防止出现混凝土裂缝，特制订了如下施工工艺。

2、浇筑前准备工作

（1)材料选用

水泥采用矿渣硅酸盐水泥，碎石粒径控制在5～25mm，其中含泥量不能高于1%；中砂粒径控制约为0.5mm，其中含泥量控制在5%范围以内；添加Ⅱ级粉煤灰，外加剂选用适应性好、减水率高的缓凝高效减水剂；水采用低水碱的饮用水。

（2）施工现场准备工作

基础底板需经隐蔽验收，预埋测温管以及保温所需要的塑料薄膜、无纺布以及其他准备措施。

3、浇筑施工

（1）分3个施工段，需2台泵管输送混凝土，计划需20h完成浇筑。

（2）混凝土分层浇筑，每层厚度控制在500mm，每次浇筑宽度控制在3～4m，在同一区域的混凝土下料堆积厚度应均匀，且不宜过高。为了减少混凝土裂缝发生，还应该留置变形缝控制结构不出现有害裂缝。另外需采用二次振捣的工艺，浇筑面应及时进行二次抹压处理，减少表面收缩裂缝。在浇筑混凝土2至6小时后，为避免泵送混凝土浇筑的厚度过厚，需要用长刮尺按照标高标识刮平，然后用水抹子反复搓压数遍使混凝土表面更加均匀饱满。这样可以适当的加强混凝土密实度，减少混凝土表面由于温度收缩产生的表面龟裂现象发生，同时可以有效控制混凝土表面的水分蒸发，做到比较好的保持水分的效果。

（3）按照计划及时测量混凝土温度，内外温差不宜大于25℃，其3d的水化热不宜大于240KJ/kg，7d的水化热不宜大于270KJ/kg。及时反馈温度检测的结果，根据测量结果数据判断温度控制的效果，并加以改进。混凝土收水后，外露表面可选用塑料薄膜、养护纸、喷涂养护液等保温保湿材料。塑料薄膜与浸湿的吸水纸搭配使用，可以取得良好的效果，可以使混凝土中的水分保持住，并使表面水分分布均匀，以免流淌使混凝土表面产生水纹影响美观。人工控制混凝土温度的施工措施，可以在大体积混凝土浇注体内埋设冷水管和风管，表面洒水冷却，这几步措施主要是针对后期混凝土而言，对于早期的大体积混凝土的养护用处不大。

三、大体积混凝土裂缝的治理

大体积混凝土浇筑不可避免的会出现裂缝，为此需要理由如下几种方法减少损害。

（1）压力注浆法，此方法针对于0.2至0.5mm宽度的裂缝。将灌浆材料用压力压入到混凝土内部，等灌浆材料硬化嵌缝后会与混凝土形成整体，起到闭合裂缝的目的。

（2）碳纤维黏贴法，此方法针对于大于0.5mm的裂缝，用结构胶把碳纤维布粘贴到裂缝上起到了封闭裂缝的效果，并能有效控制裂缝的扩展。

（3）置换法，剔除裂缝处混凝土，将新混凝土置换上，但是此方法不适用于较寒冷地带。

根据现场具体情况选择合适的混凝土修补方法，大体积混凝土裂缝产生机理很多，主要是由于温度收缩产生的温度裂缝，在施工应该额外注意。为了减少混凝土裂缝产生，施工人员应该强化技术能力，加强自身职业素养的提高，把大体积混凝土裂缝控制在可接受的范围之内。

【1】车永鑫 论大体积混凝土温控施工现场监测及养护工作【J】民营科技，2012,07

【2】李厚祥 混凝土裂缝自愈合特性研究 【J】武汉理工大学学报，2004,03