试析大体积混凝土裂缝的原因与控制

摘要：大体积混凝土施工是高层建筑结构体系中相当重要的组成部分之一。是整个工程施工过程中最为重要的关键环节。特点：一是体积相对较大，且块体相对较厚。因此，为了满足强度、刚度、整体性和耐久性要求，根据施工经验，本文介绍大体积混凝土如何控制温度变形裂缝的发展。

关键词：高层建筑大体积混凝土裂缝施工方法

中图分类号：TU97文献标识码： A

大体积混凝土，是指现浇混凝土结构的集合尺寸较大，且必须采用技术措施以避免水泥水化热变化引起裂缝的结构。我国就高层建筑混凝土而言，在相关行业标准中规定“大体积混凝土其内部与表面之间的温度差，以及外表面同环境之间的温度差都不可以超过25℃”。美国ACI施工手册中提出该温度差不超过32℃；日本土木学会施工规程中规定不超过30℃。随着城市建设的发展，地下空间的利用显得越发重要，其基础多采用了箱型基础、筏形基础等大体积混凝土。这种大体积混凝土具有结构厚、体型大，钢筋密、混凝土数量多、工程条件复杂和施工技术要求高等特点。除了满足强度、刚度、整体性和耐久性要求外，还必须控制温度变形裂缝的发展。

1裂缝的类别、特征与鉴别

大体积混凝土温度裂缝有表面、内部、贯穿三类，其特征与鉴别见下表：

裂缝

类别 位置 方向 形状 出现

时间 数量 尺寸大小 发展

变化

宽度 深度 长度

表面 出现在表面 无规律 表面宽向里减少 早起或结构拆模寒潮来临 较多 无规律 较浅 变化较大 随内部热量散发，温差减少，裂缝减轻

内部 多在基础交界面以上长条结构中部 与结构的短边平行 下面宽向上变细而消失 后期混凝土内部温度降低较多时 较少 变化

较大 较深 变化较大 随内部温度降低，裂缝不断发展，降至最低温度后，不在扩大恶化

贯穿 常见内部与表面裂缝重叠位置 与结构短边平行 下面宽上面细有时宽的变化不大 后期混凝土内部温度降低较多时 更少 变化

较大 沿全截面断开 变化不大 随混凝土内部温度而变化

2裂缝产生的原因

2.1水泥水化热

水泥在水化过程中要产生大量的热量，是大体积混凝土内部热量的主要来源。由于大体积混凝土截面厚度大，水化热聚集在结构内部不易散失，使混凝土内部温度升高。混凝土内部最高温度，大多发生在浇筑后的3d-5d，当混凝土的内部与表面温差过大时，就会产生温度应力，当混凝土的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时，便开始产生温度裂缝。

2.2约束条件

结构在变形时，会受到一定的抑制而阻碍变形，这种抑制即为“约束”。大体积钢筋混凝土与地基浇筑在一起，因为混凝土浇筑后处于升温时，混凝土内部温度高，其膨胀受到边上钢筋和模板的限制，从而使混凝土浇筑结构物的实际膨胀远小于处在自由状态下的热膨胀量，这样，在降温过程中混凝土的收缩也必然大大减少。由于混凝土弹性模量小，徐变和应力松弛度大，使混凝土与地基连接不牢固，因而压应力较小。当温度下降时，产生较大的拉应力，若超过混凝土的抗拉强度，混凝土就会出现垂直裂缝。

2.3外界气温变化

大体积混凝土在施工期间，外界气温的变化对大体积混凝土开裂有重大影响。混凝土内部温度是有浇筑温度、水泥水化热的绝热温度和混凝土的散热温度三者的叠加。外界的温度越高，混凝土浇筑温度越高，外界温度下降，尤其是骤降，大大增加其外层混凝土与混凝土内部的温度梯度，产生温度应力，造成大体积混凝土出现裂缝。

3裂缝控制措施

3.1选择材料

3.1.1水泥

为了防止大体积混凝土裂缝，降低水泥水化热，优先采用低水化热的水泥（如矿渣硅酸盐水泥）；在满足设计强度要求的前提下，利用混凝土的后期强度，减少水泥用量，根据水泥用量与水化热关系可知，每减少10㎏水泥可降低由水泥水化热引起混凝土温升降1℃。

3.1.2骨料

骨料中石子、砂子含泥量不超过1%和3%；在混凝土中采用大粒径的粗骨料或掺和一定数量的毛石，并选择最佳配合比，有利于减少水泥用量，毛石可以吸收混凝土中的一定水化热，达到降低水化热的目的。

3.1.3外加剂

可在混凝土中掺加少量减水剂和磨细的粉煤灰，以减少水泥用量；可在混凝土中掺加缓凝剂，推迟水化热的峰值期；可在混凝土中掺入少量的微膨胀剂，使得混凝土得到补偿收缩，减少混凝土的温度应力。

3.2选择施工方法

3.2.1分层连续浇筑法

混凝土的浇筑方案应根据整体性的要求、结构大小、钢筋疏密、混凝土的供料情况，选用如下三种方式。全面分层、分段分层、斜面分层浇筑方式。全面分层法适用于面积不大的底板，施工从短边开始沿着长边方向浇筑；分段分层法适用于底板厚度不大、面积或长度较大的底板施工时分层浇筑，进行到一定距离后再回来浇筑上一层混凝土；斜面分层法适宜于厚度大而且面积也较大的底板，它是目前应用最多的方法。每一区域做到“斜面分层、薄层浇捣、自然流淌、循序推进、一次到顶、连续浇捣。为保证结构的整体性，要求控制施工层的混凝土及被覆盖混凝土在其初凝前浇筑完成，保证混凝土的层间不出现冷缝。

3.2.2降温法和保温法

根据季节不同分别选用，夏季主要用降温法施工，混凝土搅拌时，在拌合水中加冰屑或用地下水；骨料用水冲洗降温，避免暴晒。冬季用保温法施工及时覆盖保温保湿材料进行养护，并加强测温管理。

3.2.3二次抹面

大体积混凝土浇筑宜采用二次振捣工艺，浇筑面应及时进行二次抹压处理，减少表面的收缩裂缝。可在混凝土浇筑后按设计标高用括尺括平，在混凝土初凝前用铁滚筒纵、横碾压数遍，用木蟹打磨压实，经混凝土收水后，再进行第二次搓磨。随后覆盖保温、保湿材料进行大体积混凝土的养护。

3. 3改善约束条件

3.3.1设置伸缩缝

将超长的现浇钢筋混凝土结构分成若干段，减少约束体与被约束体之间的相互制约，既减少约束压力。超长大体积混凝土应选用留置变形缝、后浇带或采取跳仓法施工控制结构不出现有害裂缝。

3.3.2设置后浇带

合理的设置后浇带、水平或垂直施工缝，采取分块、分层浇筑对于放松约束有很大的帮助，有效的消减温度收缩应力。规范要求，高层建筑筏板基础和箱型基础长度超过40m时，宜设置贯通的后浇施工缝（后浇带），后浇带宽度不宜小于80cm，后浇带混凝土应在其两侧混凝土龄期42d后再施工；应采用补偿收缩混凝土，其强度等级比原结构强度提高一级，混凝土养护时间不得少于28d。在后浇施工缝处，钢筋必须贯通。

3.3.3设置滑动垫层

对混凝土基础直接与岩石地基或后打混凝土接触的情况，可在接触面上设置滑动层，如在基层的平面上浇沥青胶并铺砂，或刷热沥青，或铺设沥青卷材上。在垂直面上设置缓冲层，如铺设30-50mm厚的沥青木丝板或聚苯乙烯泡沫塑料，以消除嵌固作用，释放约束应力。

3.3.4设置温度钢筋

分层浇筑混凝土时，为了保证每个浇筑层上下均有温度钢筋，可将温度钢筋做适当的调整，温度钢筋宜细密，一般用8钢筋，间距150mm，双向布筋，这样可增强抵抗温度应力的能力，减少混凝土收缩。

4结语

对于高层建筑中大体积混凝土的施工而言，必须首先对原材料的质量进行控制，还应通过科学的施工技术来对混凝土的浇筑温度进行有效的控制，进一步加强大体积混凝土的养护工作，这样方可确保高层建筑中大体积混凝土的施工质量，确保高层建筑的整体施工质量和效益。

参考文献：

[1]．应慧清．建筑施工技术 第二版 上海：同济大学出版社2011.6

[2]．全国一级建造师职业资格考试用书编写文员会．建筑工程管理与实务

北京：中国建筑工业出版社2012.5