探讨大体积混凝土裂缝的控制

摘 要：笔者结合多年工作经验，就如何控制大体积混凝土裂缝的产生进行了探讨，供同行交流。

关健词：大体积混凝土；裂缝；控制

1 大体积混凝土简介及其裂缝产生原因

大体积混凝土是指最小断面尺寸1m以上，其体积和尺寸已经达到必须采取措施控制温差、合理解决温度应力并控制裂缝开展的混凝土结构。与普通混凝土相比，大体积混凝土有基本结构厚、体型大、钢筋密、混凝土方量大等特点。大体积混凝土由于断面尺寸较大，在混凝土硬化过程中，由于水泥的水化热所产生的温度变化及混凝土收缩和外界约束条件的共同作用而产生的温度应力和收缩应力是导致混凝土结构出现裂缝的主要因素。

大体积混凝土的温度裂缝分为表面裂缝和贯通裂缝两种。表面裂缝是指混凝土表面和内部散热条件不同，温度外低内高，形成温度梯度，产生温度应力。当温度应力大于混凝土抗拉强度时，出现的裂缝。贯通裂缝是指大体积混凝土强度发展到一定程度，混凝土逐渐降温，这个降温引起的变形加上混凝土缩水引起的收缩变形，受到外界条件的约束而引起的应力，超过混凝土抗拉强度而产生的贯通整个界面的裂缝。

防止贯通裂缝产生的方法有设置永久性伸缩缝；缩小钢筋直径而增加数量以加密配筋，减小混凝土收缩，提高混凝土抗拉强度；设置后浇带，分段分层浇筑以减小内外温差。减小变形，防止裂缝的发生和发展。

2 控制混凝土裂缝产生的措施

2.1合理选择选用材料，降低水泥水化热选用水化热较低的水泥配制混凝土，如粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥；石子选用优质粗骨料，粒径5～31.5mm，其中针片状小于15%，含泥量小于1%，级配良好，符合筛分曲线要求；选用优质细骨料中粗砂，细度模数大于2.4，含泥量小于2%，如有泥块必须过筛，掺加粉煤灰并掺加缓凝减水剂，以改善和易性降低水灰比，从而达到减少水泥用量、降低水灰比、降低水化热的目的。2.2混凝土配合比

选用水化热低和安定性好的矿渣水泥，在满足设计强度的前提下，尽可能减少水泥用量，满足和易性的前提下降低含砂率，控制在40%～45%之间，坍落度在满足泵送条件下，尽量降低，以减小收缩变形。

石子用自来水冲洗，必要时用冰水降温。各种材料按配合比计量投料。控制计量允许误差，水泥掺合料±2%，粗细骨料±3%，水、外加剂±2%。按照石子、水泥、砂、外加剂的次序投料，搅拌时间不少于120s。通过控制拌合水、水泥骨料的温度来控制混凝土出机温度在12～20℃之间，入槽温度在8～12℃之间。

2.3混凝土浇筑与振捣

浇筑大体积混凝土宜选择较适宜的温度，尽量避开炎热天气。夏季可采用低温水或冰水搅拌混凝土，对骨料用冷水雾、冷气进行预冷，骨料、运输工具设置遮阳设施，以降低混凝土入模温度。混凝土入模时，要采取措施加强模内通风，加速模内热量散失。也可以在模内予埋冷却水管，用循环水降低混凝土内部温度，进行人工导热。

混凝土浇筑宜采用往返覆盖薄层推移、斜坡自流的浇筑工艺，覆盖时间控制在4h以内，尽量采用一次性连续浇筑，不留施工缝。每层浇筑厚度不宜超过300mm，以加快热量散发，并使温度分布较均匀，同时也便于振捣密实。上层混凝土覆盖要在下层混凝土初凝之前进行。混凝土振捣采用二次振捣工艺，以提高混凝土的密实度和抗拉强度，以减少收缩，并有利于散热。严格控制振捣时间和插入深度，保证前后振捣能塑性闭合，振捣搭接范围50～100mm，混凝土浇筑到设计标高后，对表面进行拍打密实。之后适量撒铺碎石，用铁辊碾压数遍，使碎石与混凝土表面层结合紧密，用刮杠刮平，待终凝前进行二次抹面，以减少表面收缩裂缝。

在岩石地基或厚大混凝土面层上浇筑大体积混凝土时，可在岩石或老混凝土面层上浇沥青并撒铺5mm厚砂子或铺两层沥青油毡，以消除或减少约束作用。

2.4混凝土养护

养护是大体积混凝土施工中的关键环节。养护是为了保持混凝土表面的湿度及温度，以便控制混凝土内外温差和温降速度，促进混凝土强度的发展和防止裂缝产生，保证混凝土内外温差不大于25℃，混凝土表面抹平后立即覆盖一层塑料薄膜和两层草袋来进行保温养护，夏季用湿润的草袋覆盖即可，养护期不少于14d。

2.5混凝土测温

根据混凝土平面形状、尺寸、厚度不同，合理经济的布设测温点，其布置必须具有可比性，沿混凝土竖向布置在底部、中部、表面，平面布置在边缘及中间，测温预埋件要与结构钢筋、固定架金属体绝缘。测温点可以预埋48钢管内灌注清水为感温介质，钢管外露混凝土面100mm，并封口保护。

在混凝土温度上升阶段，每两小时测温一次，温度下降阶段，每四小时测温一次；同时应监测大气温度。所有测温点进行编号，进行混凝土内部不同深度和表面温度的测量与比较。及时监测混凝土内外温差，随时掌握混凝土温度动态，以便及时调整养护条件，使内外温差控制在25℃以内。

3 大体积混凝土施工裂缝控制

某项目工程基础底板厚2.5m，长27.3m，宽12m，混凝土强度等级为C35，混凝土工程量为819m3，为大体积混凝土工程。在施工过程中，采用了多种措施控制裂缝的产生。

3.1使用矿渣水泥及高效缓凝减水剂

3.1.1配合比选择

根据实验室及施工现场技术专家共同研究，并通过试配验证，将原混凝土配合比做了较大调整。采用开发系列KF-FH型外加剂，混凝土配合比为：矿渣32.5水泥∶水∶中砂∶5～31.5mm碎石∶KF-FH型外加剂=430∶157∶763∶1055∶34

原材料情况：矿渣32.5水泥，28d抗压强度32.5MPa，抗折强度5.5MPa，初凝时间140min，终凝时间290min，试饼法测定安定性合格；砂：河砂，细度模数2.5，含泥量1.0%，为中砂；碎石：粒径5～31.5mm石灰岩碎石，含泥量0.6%；外加剂：KF-FH型外加剂。按此配合比估算得到的混凝土内最高温度为60℃。

3.2混凝土拌制

3.2.1按选定的配合比及所确定的材料在施工现场进行试生产，测得搅拌出的混凝土拌合物塌落度在120～140mm，初凝时间4～5h，满足预定的施工要求。

3.2.2材料进场检验

经抽检测定，水泥的安定性及强度指标均符合要求，砂的细度模数和含泥量指标符合要求，碎石的含粉量及颗粒级配均符合要求。

3.2.3计量与搅拌方式

砂及碎石用自动配料机计量系统上料，所用水泥为散装，外加剂由专人用定制容器计量下料，混凝土浇筑前对砂、碎石的含水量进行测定，根据测定结果调整加水量，用水量以塌落度试验为准，对配料机的计量和搅拌机的加水量进行校核，施工中由专人定时抽检。采用混凝土搅拌站搅拌，搅拌时间不少于120s，以罐车运输，泵车输送。水温为12～14℃，混凝土入模温度控制在20℃以下。

3.3保温及养护

该底板混凝土浇筑在是11月上旬，可实现通过降低混凝土内最大温升来控制冷缩裂缝，但混凝土内温度与大气温度相差很大，若遇寒潮则相差更大，升温阶段的内外温差仍可能引起混凝土表面裂缝，为此采取以下措施。

3.3.1延长侧模拆除时间

考虑底板混凝土侧面保温困难，侧模模板暂不拆除，等养护14d后开始拆除模板，在这14d内，侧模外侧挂棉被，以达到保温作用。

3.3.2上表面养护

根据配合比中水量已足够水泥水化反应，只要防止水分蒸发保温以防温度裂缝即可，故采用双层黑塑料布内加草袋覆盖的方法。初凝后马上覆盖，养护时间7d。7d中不再浇水，以避免冷水浇在混凝土面上形成大的温差。

3.4浇水养护

7d后去掉覆盖物，浇水保持混凝土处于湿润状态继续养护7d。

4实施效果及结论

由于掺加了高效缓凝减水剂，在水泥用量减少的情况下，混凝土28d的强度得到了设计强度的120%。水灰比在0.47的情况下，实现了提高塌落度，延长初凝时间的要求。整个混凝土浇筑过程中混凝土拌和物工作度很好，初凝时间大于4h，下料振捣方便，拆模后外观无蜂窝麻面及冷缝现象，也未发现表面裂缝。

测温结果显示混凝土内最高温度在55℃左右，说明因减少水泥用量控制了混凝土内最高温度。混凝土浇筑后观察4个多月，底板混凝土无明显裂缝，说明控制混凝土内最高温度可防止混凝土冷缩裂缝。

底板混凝土浇筑后即遇到气温急剧下降（浇筑当天气温达18℃，2d后低温度降至3℃）但由于延长拆膜时间及黑塑料布加草袋隔热保温效果良好，测得混凝土表面与中心温度差均未超过25℃，说明原土支模和黑塑料布加草袋养护的技术措施切实有效。

从混凝土浇筑后7个测温点的测温记录看，混凝土中心最高温度均出现在浇筑后2d（浇筑温度18℃左右），说明C35大体积混凝土采用32.5矿渣水泥，水泥用量大，水化速度快，虽然采取措施延长了初凝时间，但是水化热的高峰期并未明显推迟。

5总结

要搞好大体积混凝土施工，需要多个环节的有效控制才能实现，从施工组织设计、混凝土搅拌运输浇筑振捣到养护，以及人员组织与施工计划安排。只有从这几方面去认真施工，才能提高工程质量，提高我们的施工水平。