大体积混凝土裂缝的产生及施工控制措施

【摘 要】 通过分析大体积混凝土温度及收缩裂缝产生的主要原因和主要机理，从材料选用、施工方法及施工过程控制等方面介绍了混凝土施工裂缝的控制措施，实践证明所采取的措施达到了预期的效果，保证了大体积混凝土的施工质量。

【关键词】 大体积混凝土 温度裂缝 控制措施

1 引言

随着我国经济建设的发展，工程建设技术水平的不断提高，大型工程建设越来越多，大体积混凝土施工技术的应用越来越普遍，大体积混凝土由于截面大、水泥用量大、内外温差大、温度收缩应力大，很容易导致大体积混凝土裂缝产生。因此，在施工过程中采取有效措施保证大体积混凝土的质量显得尤为重要。本文通过工程建设的实践，对大型混凝土裂缝产生的原因进行了分析，并采取的有效的预防措施，保证了混凝土施工的质量符合工程设计及施工的质量要求，确保工程项目顺利完工并投入使用。

2 工程概况

本工程为海油工程青岛场地5#滑道工程，主要建设内容为滑道砼灌注桩施工，砼滑道板浇筑施工，以及公用管沟及管线安装施工。其中滑道板施工为大体积混凝土浇筑施工，砼强度等级为C35F250，滑道板板厚分别为2.8m及3.5m，板顶标高为5.8m（大港高程），板底标高分别为3.0m和2.3m，最大滑道板边长尺寸为41.75m×28m，最大单块滑道板砼用量为2920m3，滑道板砼总浇筑量为22011m3。本工程滑道板施工期间为4月份到7月份，日平均气温为15～25℃左右。

3 大型混凝土裂缝产生的原因

3.1 混凝土裂缝

确保结构的完整性是作为大体积混凝土施工的基本要求。而温度裂缝、施工冷缝及收缩造成的裂缝是影响大体积混凝土结构完整性的主要因素。施工冷缝即施工缝，其控制技术比较简单，主要通过制定严密的施工组织方案，保证混凝土供应的连续性，确保施工面的及时覆盖。而温度裂缝及收缩造成的裂缝控制技术较为复杂，也是大体积混凝土施工技术的研究重点。

3.2 裂缝形成原因

大体积混凝土基础混凝土在水化过程中，水化热引起的温度升高，以及温差与水分蒸发引起收缩等是导致大体积混凝土产生裂缝的主要原因。按裂缝形成机理分，可分为温度裂缝和收缩裂缝。

3.2.1 温度裂缝

由于大体积混凝土体量较大，强度等级较高，因而水泥用量较大，水泥水化就会产生大量的水化热，使混凝土的温度升高。尽管在施工中各施工单位均会采取严格的保温措施，但是混凝土的养护环境难以达到绝热环境，而混凝土的硬化过程就会是大量的水化热产生和散失并存的过程，大量的水化热通过混凝土表面向四周散发，造成混凝土的内外温差。内外温差将使混凝土内部受压，表面受拉，产生拉应力。而混凝土在这时的龄期相对短，抗拉强度较低，当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土即发生开裂，出现温度裂缝。

3.2.2 收缩裂缝

混凝土在硬化过程中，因失水而收缩，分析失水原因，可有干燥收缩和自收缩两类。干燥收缩是由于毛细管水的损失而引起的收缩。自收缩则是水泥水化作用引起的混凝土拌合物体积减少的现象。即水泥与水发生水化反应，生成物的体积会小于水和水泥的体积之和。混凝土是在水泥水化过程中逐渐硬化的，水化热的产生使混凝土成型时的温度比较高。当完成水化反应后，混凝土开始降温并产生收缩。混凝土的收缩由于受到内外约束而产生收缩应力。当收缩应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土即发生开裂，出现收缩裂缝。

3.2.3 裂缝形成特点及防治的原则

温度裂缝与收缩裂缝有区别，又有联系。温度裂缝出现时间晚，持续时间短，但发展速度快。收缩裂缝出现时间早，持续时间长，属于缓慢发展型。因此，尽管收缩裂缝多为细小的裂缝，且多为表面裂缝，但其为温度裂缝的发展提供了条件。但就具体裂缝而言，其产生与发展既有温差的作用，又有收缩的作用，而且早期以收缩作用为主，中期以温差的作用为主，而后期又以收缩作用为主。所以控制裂缝应着重于综合治理，而非分而治之。

4 混凝土裂缝施工控制措施

大体积混凝土结构裂缝控制应采用综合措施、综合治理，只有这样才能防止大体积混凝土开裂。这些综合措施包括降低浇注温度及硬化过程中的混凝土温度、提高混凝土的极限抗拉强度、改善约束与构造设计、加强施工中的温度控制和向混凝土拌合物中掺入膨胀剂等。

4.1 优化混凝土配合比

（1）混凝土碎石骨料应预先进行级配试验。选用粒径为5～31.5mm连续级配碎石，含泥量不大于1%，以达到最大容重的级配。

（2）混凝土细骨料选用细度模数为3.5左右的中粗砂，含泥量不大于3%。

（3）为了减少混凝土的水泥用量，降低水泥水化热，并改善混凝土的和易性便于泵送施工，掺加适量的矿粉，按配合比要求计算出每立方米混凝土中掺加矿粉的使用量。

（4）外加剂采用为高效减水剂，根据试验每立方米混凝土掺加减水剂8.1kg，减水剂能大幅度降低用水量从而显著提高混凝土各龄期强度。可提高混凝土的抗裂性。

4.2 提高混凝土的抗拉强度

为了有效抵抗混凝土浇筑后温差产生拉应力和收缩应力，防止混凝土浇筑后产生裂缝，在拌制混凝土时，按比例每方混凝土中掺入0.9～1.0kg聚丙烯抗裂纤维，提高混凝土的抗拉强度。

4.3 制定合理的浇筑方法

（1）本工程滑道板砼为大体积砼，采用泵送商品混凝土，施工时采整体分层连续浇筑的方法，分层厚度控制在400～500mm，浇筑过程中各层间最长的间歇时间不能大于砼的初凝时间，在前层砼初凝前将次层砼浇筑完毕。

（2）滑道板混凝土浇筑时，滑道板的四周砼采用砼运输车直接通过溜槽进行入模，滑道板中间部分砼采用砼输送泵进行浇筑，采用D50型插入式振动棒进行振捣（如图1）。

（3）砼运输车向溜槽卸料时，应先快速转动砼运输罐，保证罐内的砼搅拌均匀，卸料时不发生离析，使新泵出的混凝土与下层混凝土充分密实地结合。

（4）砼振捣应及时、到位，确保砼不过振不漏振。振捣时，振捣棒插点要均匀排列，插点采用并列式和交错式均可；插点间距为300～400mm，插入到下层尚未初凝的混凝土中约50～100mm，振捣时应依次进行，不要跳跃式振捣，以防发生漏振。每一振点的振捣延续时间30s，使混凝土表面水分不再显著下沉、不出现气泡、表面泛出灰浆为止。

（5）混凝土表面处理，在混凝土浇筑后4～8h内，将部分浮浆清掉，初步用长刮尺浆砼表面刮平，然后用木抹子搓平压实。在初凝以后，混凝土表面会出现龟裂，此时应再次对砼表面进行抹压，消除表面出现的裂纹，在砼终凝前进行第三次抹压，以便将砼表面出现的裂纹充分消除。

4.4 加强施工中的温度控制

（1）控制混凝土出机温度

为了保证混凝土浇筑温度不大于30℃，应降低混凝土的出机温度，利用夜间温度较低时段进行施工，砂石骨料堆场采用遮阳、堆高措施，使用地下水、制冷水或冰水等低温水拌和混凝土。

（2）控制混凝土内表温差

根据《水运工程大体积混凝土温度裂缝控制技术规程》（JTS202-1-2010）规定，保证混凝土内表温差不大于25℃，混凝土内部最高温度不高于70℃。为了保证浇筑后混凝土内外温差指标控制在合理的范围之内，根据规程进行混凝土温控设计，并按照公式计算出混凝土保温层厚度，本工程根据混凝土配合比及原材料性能，计算出混凝土浇筑后龄期3d时，混凝土中心温度最高位60.71℃，采用一层塑料布外加两层2cm厚保温棉毡进行覆盖保温，能够保证混凝土内外最大温差控制在，20℃之内，满足施工规范的相关规定。

4.5 对混凝土及时进行养护

（1）滑道板砼浇筑完成后，应派专人进行砼养护工作，砼达到终凝后应及时覆盖一层塑料布及两层毛毡，对砼进行保温保湿养护。在进行保温养护的同时，按规范的要求做好测温记录。

（2）养护持续时间不得少于14天。应及时检查塑料布的完成情况，并保持砼表面湿润。

（3）保温层的拆除应分层逐步进行，混凝土块体降温速率不大于2℃/d。当砼的表面温度与环境最大温差小于20℃时，可全部拆除。

5 混凝土裂缝控制措施效果

本工程滑道板混凝土施工完成后，经检查验收滑道板混凝土表面整体平整，混凝土没有产生深层裂缝和贯穿裂缝，混凝土抗压强度及抗冻融结果均符合设计要求，由于养护保温层周边覆盖不严，滑道板周边混凝土表面个别处出现风干龟裂，经检测裂缝宽度均小于0.2mm，满足规范规定裂缝宽度最大限值之内，在今后的施工中还应加强现场管理，确保制定的措施落实到位。总之，采取的裂缝控制措施基本达到了预期的控制效果。

参考文献：

[1]汪正荣.建筑施工计算手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2001.

[2]JTS202-1-2010水运工程大体积溷凝土温度裂缝控制技术规程[S].

[3]GB50496-2009大体积溷凝土施工规范[S].