大体积混凝土裂缝分析及施工技术控制研究

摘要：随着现代科学技术和社会经济的迅速发展，大体积混凝土在高层建筑、高耸结构物以及大型设备基础、地下室等工程中得到广泛应用。如何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，而混凝土裂缝的形成对质量产生直接影响。本文从混凝土裂缝的成因、特点入手，通过施工技术的控制，保证大体积混凝土的质量。

关键词：大体积混凝土；裂缝；温度压力；施工控制

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

1引言

伴随着经济的发展与科学技术的进步，建筑物的高度越来越高，规模越来越大，大体积混凝土的应用越来越普遍。大体积混凝土由于截面大、水泥用量大、内外温差大、温度收缩应力很容易导致钢筋混凝土产生裂缝。这种裂缝有表面裂缝和贯通裂缝两种，在不同程度上都属有害裂缝，因此要保证大体积混凝土的质量，对大体积混凝土施工技术进行研究是十分必要的。

2 大体积混凝土的概念及特点

大体积混凝土是指最小断面尺寸大于lm以上，同时水化热引起

混凝土内部的最高温度与外界气温之差已经大到必须采取相应的技术措施妥善处理温度差值，合理解决温度应力，并控制裂缝开展的混凝土结构。

同普通钢筋混凝土相比，大体积混凝土具有结构厚、体形大、钢筋密、混凝土数量多、工程条件复杂和施工技术要求高的特点。除了必须满足普通混凝土的强度、刚度和整体性及耐久性等要求外，主要就是如何控制温度变形裂缝的发生和开展。

3 大体积混凝土裂缝主要类型及成因

大体积混凝土裂缝的主要类型有一下几种：

（1）温度裂缝

大体积混凝土结构，浇筑后水泥的水化热很大，由于混凝土体积大，聚积在内部的水泥水化热不易散发，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。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。

（2）干缩裂缝

混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。混凝土受外部条件的影响，表面水分损失过快，变形较大，内部湿度变化较小变形较小，较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束，产生较大拉应力而产生裂缝。相对湿度越低，水泥浆体干缩越大，干缩裂缝越易产生。干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝，宽度多在0.05mm～0.2mm之间，大体积混凝土中平面部位多见。

（3）沉陷裂缝

沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软，或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致。或者因为模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致混凝土出现沉陷裂缝。特别是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降，致使混凝土结构产生裂缝。

（4）塑性收缩裂缝

影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等等，与混凝土的泌水有关。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现，裂缝多呈中间宽、两端细，且长短不一，互不连贯状态。

在上述四种裂缝中，后三种原因产生的裂缝只要按照规范要求进行正常的养护，均可以得到有效控制和避免。而由于温差产生的温度裂缝是大体积混凝土裂缝形成的最主要、最直接的原因，其对结构的整体性和耐久性具有重要影响，因而对温度应力及温度控制具有重要意义。下面将针对温度裂缝提出施工技术控制的方法。

4 温度应力的分析

4、1温度应力的形成

（1）早期：自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约30天。这个阶段的两个特征，一是水泥放出大量的水化热，二是混凝上弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。

（2）中期：自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止，这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝上的弹性模量变化不大。

（3）晚期：混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起，这些应力与前两种的残余应力相迭加。

4、2 温度应力的分类

（1）自生应力：边界上没有任何约束或完全静止的结构，如果内部温度是非线性分布的，由于结构本身互相约束而出现的温度应力。

（2）约束应力：结构的全部或部分边界受到外界的约束，不能自由变形而引起的应力。

这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用，从而产生裂缝。

5大体积混凝土控制温度裂缝的施工技术措施

5、1 温控措施

（1）采用改善骨料级配，用干硬性混凝土，掺混合料，加入引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量；减少水泥用量对水化热的降低具有重要作用，首先征得设计同意，混凝土按照为60天抗压强度进行试配，通过几十组试配，最终来确定水泥用量。

（2）拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度；

（3）热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热；分层浇筑时母层厚度应控制在1m～1.5m之间，具体可视混凝土浇筑能力和降温措施而定；

（4）在混凝土中埋设水管，通入冷水降温；通过冷却水循环，降低混凝土内部温度，缩小内外温差。在混凝土内部合理布置测温点，埋设测温传感器，及时通过测温点监测温度，掌握混凝土内部各测点的温度变化，以便及时调整冷却水流量，控制温差，确保混凝土内外温差小于25℃，混凝土终凝后，方可通水循环。冷却水管使用完毕，需要压注水泥浆封闭。

（5）规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度；

（6）施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施；应采取草苫覆盖或采用双覆塑苯板覆盖，以减少表面热量的散发。

5、2改善约束条件

通过合理地分缝分块；避免基础过大起伏；合理的安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露三方面来改善约束条件。在岩石地基或厚度较大的混凝土垫层上浇筑大体积混凝土时，可在岩石地基或混凝土垫层上铺设隔离层以减少垂直收缩裂缝。隔离层一般采用涂刷一层3mm～5mm厚的沥青或干铺二毡三油。当混凝土平面尺寸过大时，可采用后浇带，即在结构中适当部位每隔20m～30m预留宽为0.5m～1m的后浇带，浇筑混凝土30天～40天后封闭。

5、3 加强养护

每次混凝土浇筑完毕，应及时按温控措施的要求进行保温养护，并应符合以下规定：①保温养护措施应能使混凝土浇筑块体的内外温度及降温速度满足温控指标的要求；⑵保温养护的持续时间应根据温度应力（包括混凝土收缩产生的温度应力）来确定，但养护时间不小于15 d ，保温覆盖层的拆除应分层逐步进行；③ 在保温养护过程中应保证混凝土表面的湿润。保温养护是大体积混凝土施工的关键环节，其目的主要是降低大体积混凝土浇筑块体的内外温差，以降低混凝土块体的温度应力；其次是降低大体积混凝土浇筑块体的降温速度，充分利用混凝土的抗拉强度，以提高混凝土块体承受温度应力时的抗裂能力，达到防止或控制温度裂缝的目的。施工人员应根据事先确定的温控指标的要求，来确定大体积混凝土浇筑后的养护措施。

在混凝土内部及表面合理布设测温点，加强温度观测，并根据外界大气条件，随时了解混凝土浇筑后(尤其是第2天)温度的升降情况，掌握混凝土内外温差变化，及时采取增减覆盖物等措施，以便将混凝土内外温差控制在25℃以内。

结束语

大体积混凝土在目前建筑工程中应用越来越广泛，占有非常重要的位置，因此如何防止大体积混凝土产生裂缝成为越来越重要的研究课题。大体积混凝土凝结硬化过程中释放的大量水化热，致使大体积混凝土水化热过大或内外温差过大，产生温度应力，是造成大体积混凝土的开裂的主要原因。实践证明，通过合理的施工计算，有效的施工技术措施是可以控制大体积混凝土裂缝产生的，同时在具体施工中我们要多观察、多比较，出现问题后多分析、多总结，结合多种预防处理措施，尽量避免混凝土裂缝的出现，从而提高工程质量，保证建筑使用的安全性与稳定性。

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