浅谈大体积混凝土裂缝成因及应对措施

（浙江天科建设有限公司，311227）

【摘要】由于温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性以及结构不合理等原因，造成混凝土在施工过程中产生裂缝。本文主要对大体积混凝土温度裂缝的成因、防治措施及施工技术方面作了详细的阐述。

【关键词】大体积混凝土；裂缝；施工技术

随着建筑业的快速发展，施工过程中常遇到大体积混凝土结构，由于其具有体积大、整体性要求高，往往不宜留置施工缝等特点，因此对混凝土的施工技术提出了更高的要求，必须采取措施解决大体积混凝土的施工问题，避免混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用，才能确保施工质量。

1 大体积混凝土在温度应力作用下产生的裂缝

大体积混凝土 施工阶段所产生的裂缝，一方面是混凝土内部因素：由于内外温度差而产生的；另一方面是混凝土的外部因素：结构的外部约束和混凝土各质点间的约束，阻止混凝土收缩变形，混凝土抗压强度较大，但是拉力且很小，所以温度应力一旦超过混凝土能承受的抗拉强度时，即会出现裂缝。

1.1 表面裂缝。由于混凝土的浇筑体积大，表面系数比较小，积聚在内部的水泥水化热不易散发，混凝土内部温度将显著升高，而混凝土外部则散热较快，这样形成较大的内外温差。根据热胀冷缩原理，中心部混凝土膨胀速率要比表面混凝土大。因此，混凝土中心与表面各质点间的内约束以及来自地基及其他外部边界约束的共同作用，使混凝土内部产生压应力，混凝土表面产生拉应力。当温差应力达到一定数值时，表面拉应力超过当时混凝土的极限抗拉强度，会在混凝土表面产生表面裂缝。这种裂缝多发生在混凝土浇筑后的升温阶段。

1.2 贯穿裂缝。随着水泥水化反应的结束及混凝土的不断散热，大体积混凝土有升温阶段过渡到降温阶段。由于不断散热冷却产生收缩，再加上混凝土硬化过程中混凝土自身的收缩，由于降温阶段混凝土中心部分与表面部分的冷缩程度不同，在混凝土内部产生较大的内约束，同时地基与边界条件也对收缩的混凝土产生较大的外约束。内外约束的作用，会产生很大的收缩应力，如果收缩应力超过当时混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土结构中产生裂缝，有时会贯通整个截面。

2 大体积混凝土裂缝的应对措施

2.1 降低混凝土的浇筑温度。混凝土原材料的预冷却，不仅可以降低混凝土的浇筑温度，而且还可以削减混凝土内部的最高温度，并减少最高温度与稳定温度之间的差值，从而把混凝土内的温度变化控制在允许范围之内，以防止裂缝的产生。所以浇筑时可用冷却拌和水或掺冰屑、预冷骨料等方法配合使用。

2.2 降低水泥水化热。（1）施工时宜优先采用水化热低、初凝时间较长的矿渣水泥。（2）避免用高强度混凝土，尽可能选用中低强度混凝土，也可采用60d设计强度代替28d设计强度。（3）在满足设计要求的前提下，应尽量减少水泥用量，以降低混凝土的绝热温升。具体方法：A.选用适当的缓凝剂（如木质素磺酸钙），可明显延缓水化热释放的速度，推迟水化热峰值的出现，同时可减少拌和用水，节约水泥，降低水化热；加入外掺料（如粉煤灰），不仅能代替部分水泥的功能，减少用水，还能够改善混凝土的可泵性。B.粗骨料宜采用连续级配，细骨料宜采用中砂。粗骨料应选取粒径大、强度高、级配好的骨料，以获得较小的孔隙率及表面积，从而减少水泥的用量，降低水化热，减少干缩，减小混凝土裂缝的开展。C.根据施工具体条件，在浇筑混凝土时投入适量的毛石，能够吸收大量的热能，并且节约大体积混凝土的原材料，但是要注意在浇灌过程中，应严格控制毛石块的体积不超过总体积的25%。

2.3 提高混凝土极限抗拉强度。（1）选择良好级配的粗细骨料，严格控制其含泥量，若超过规定，会降低大体积混凝土的抗拉力并增加混凝土的收缩力，这种情况下就极易产生裂缝，影响工程质量。（2）对浇筑后的混凝土在初凝前，进行二次振捣，能有效避免混凝土由于水平钢筋下部产生的水分及空隙等，以此提高钢筋与混凝土之间的凝聚力，防止因混凝土沉落而出现的裂缝，并能以此降低混凝土内微裂的现象，提高混凝土的密实度；在浇筑完毕到混凝土初凝之前，粗抹面一次，混凝土接近终凝时，采取二次抹面压实措施，消除混凝土表面的龟裂裂缝。（3）加强早期养护，并在浇筑后及时排除表面积水，以提高混凝土早期龄期抗拉强度，减少收缩变形。（4）在大体积混凝土表面及内部设置必要的温度配筋，以改善应力分布，防止裂缝的出现。

2.4 改善约束条件，削减温度应力。（1）采取分层或分块浇筑大体积混凝土，合理设置水平或垂直施工缝，尽量扩大浇筑工作面，放慢浇筑速度和减少浇筑厚度，以保证混凝土在浇筑中有一定的散热机会；或在适当的位置设置施工后浇带，以降低约束程度，并减少每次浇筑长度的蓄热量，以防止水化热的积聚，减少温度应力。（2）对大体积混凝土基础与岩石地基，或基础与厚大的混凝土垫层之间设置滑动层，如采用刷热沥青或铺卷材；在垂直面、键槽部位设置缓冲层，可用铺设30---50毫米厚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）采用合理的平面设计，避免截面突变，从而减少约束应力。

2.5加强施工中的温度控制。（1）为了掌握大体积混凝土的温度变化规律，及时了解温差对大体积混凝土质量的影响，采用常规测量技术，进行布点观测。混凝土的中心温度与表面温度之间的差值，混凝土表面温度与室外空气中最低温度之间的差值，均应小于20℃，经过计算确认结构物混凝土具有足够的抗裂能力时，允许温差不大于25℃，要及时调整保温及养护措施，使混凝土的温度梯度和温度不致过大，以有效控制有害裂缝的出现。（2）大体积混凝土在不同季节，应采取不同的养护措施。夏季及常温应在浇筑后及时洒水养护，以保持混凝土表面经常湿润为原则，模板上也应经常洒水，夏季应避免烈日暴晒。冬季大体积混凝土浇筑时，为防止表面散热过快，造成过大的内外温差，应在外部覆盖保温材料或进行短时加热，对大面积的底板面，一般可采用先一层塑料薄膜后二层草包作保温保湿养护，草包应迭缝铺放。应尽可能多养护一段时间。混凝土拆模后迅速回填土方以利保温。（3）必要时还可以在浇筑混凝土时预埋钢管，混凝土硬化过程中用循环水进行人工导热，以降低核心部分混凝土温度。（4）调整钢筋配置方案。对于较厚大的混凝土底板，建议设计单位在配筋率不变的情况下，减小钢筋直径，加密钢筋间距，考虑到散热速度，在底皮钢筋和顶皮钢筋之间每平方米设一根温度分布筋，上下采用搭接焊，连通的钢筋能快速把中间热量传递出来，减小裂缝产生的比例。

2.6 掺入适量UEA膨胀剂，有效地补偿混凝土干缩冷缩，从而防止或减少收缩裂缝。

3 大体积混凝土的浇筑

常采用的方法有以下几种：（1）全面分层，即在第一层全部浇筑完毕后，再回头浇筑第二层，此时第一层混凝土尚未初凝，如此逐层连续浇筑直至完工。采用这种方案，适用于结构的平面尺寸一般不宜太大，施工时宜从短边开始，沿长边推进比较合适。必要时可分成两段，从中间向两端或从两端向中间同时进行浇筑。（2）分段分层，即将基础划分为几个施工段，从底层开始浇筑，第一段浇筑到一定距离后浇筑第二层，如此依次向前浇筑其他各层。由于总的层数不多，所以浇筑到顶后，第一层末端的混凝土还未初凝，又可以从第二段依次分层浇筑。这种方案适用于单位时间内要求供应的混凝土较少，不像第一种方案那样集中。适用于结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。（3）斜面分层，即混凝土由底一次浇筑到面，要求斜面的坡度不大于1/3，适用于结构的长度大大超过厚度3倍的情况。振捣工作从浇筑层斜面的下段开始，逐渐上移，以保证混凝土的浇筑质量。

综上所述，大体积混凝土施工的技术十分复杂，为了有效避免裂缝的产生，应从设计、施工工艺、材料选择以及后期的养护工作等多方面因素，加强对大体积混凝土施工的分析，并采取积极有效的防控措施，以实现综合治理原则，能够从根本上提高建筑施工的质量，保证建筑物使用功能的发挥。

参考文献

[1]丁红岩等，《高层建筑施工》，天津大学出版社。2004.11.

[2]建筑施工手册编写组，建筑施工手册第四版缩印本，中国建筑工业出版社。2003.09.