论大体积混凝土裂缝控制

刘 凡

开封市建设工程质量检测站（475000）

1 大体积混凝土结构特点

关于大体积混凝土的定义,目前国内外尚无一个确切的定义。美国混凝土学会规定:“任何就地浇筑的大体积混凝土，其尺寸之大，必须要采取措施解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度的减少开裂”。日本建筑学会标准规定:“结构断面最小尺寸在80 cm以上，水化热引起混凝土内的最高温度与外界气温之差,预计超过25℃的混凝土，称为大体积混凝土”。对于大体积混凝土的温差控制，许多工程设计控制在25℃以内，也有的工程控制在30℃，获得成功。工程实践证明:混凝土的温升和温差与表面系数有关，单面散热的结构断面最小厚度在75 cm以上，双面散热的结构断面最小厚度在l00 cm以上,水化热引起的混凝土内外最大温差预计可能超过25℃,应按大体积混凝土施工。

大体积混凝土结构的截面尺寸较大,外荷载引起裂缝的可能性很小。但是，由于混凝土导热性能差，水泥水化作用所释放的热量积聚于混凝土内部不易散去,导致混凝土内部与表面温差过大,造成温差应力大于混凝土的抗拉强度而产生表面裂缝。所以选择一种有效的养护措施尤为重要。另一方面,由于水化热所产生的温度变化和混凝土收缩的共同作用，会引起混凝土内部产生较大的温度应力，有可能导致大体积混凝土结构出现贯穿性的收缩裂缝。因此，控制温度应力和温度变形裂缝的开展,是保证大体积混凝土结构施工质量的关键。

2 大体积混凝土裂缝产生的原因

2.1 材料方面的原因

1）原材料质量。混凝土的原材料质量也对混凝土的裂缝有较大的影响，如水泥的品种、水泥的用量；骨料的品种、骨料的弹性模量及骨料的膨胀力，骨料的级配;外加剂的品种及掺量;混凝土掺合料的品种、掺量和混凝土的配合比等均对混凝土的裂缝有较大的影响。所以必须严格控制大体积混凝土原材料的质量,以提高混凝土本身的抗裂能力和抵抗变形的能力。

2）水泥水化热大。水泥在水化过程中产生大量的热量，这是大体积混凝土内部温升的主要热量来源。而大体积混凝土结构一般断面较厚，水化热聚集在结构内部不易散失，引起混凝土内部急骤升温。而水泥水化热引起的绝热温升，与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关,并随混凝土的龄期按指数关系增长,实际混凝土内部的最高温度多数发生在混凝土浇筑的最初3～5 d。浇筑初期混凝土强度很低，对水化热急剧温升引起的变形约束不大，温度应力也较小。随着混凝土龄期的增长，其强度相应提高，对混凝土内部降温收缩变形的约束越来越强，以致产生很大的温度应力，当温度应力大于混凝土的极限抗拉强度时,即产生温度裂缝。

3）混凝土抗拉能力低。混凝土是脆性材料，抗压能力较高，抗拉能力较低。大体积混凝土温度变形受约束时产生的拉应变(或拉应力)很容易超过混凝土的极限拉应变（抗拉强度）而使混凝土产生裂缝。

2.2 施工方面的原因

1）坍落度过大，或使用过量粉砂。采用含泥量较大的粉砂配置的混凝土收缩大，抗拉强度低，容易因塑性收缩而产生裂缝；泵送混凝土为了满足泵送条件——坍落度大、流动性好，易产生局部粗骨料少、砂浆多的现象。此时，混凝土脱水干缩时，就会产生表面裂缝。

2）混凝土施工过程中过分振捣，模板、垫层过于干燥。混凝土浇筑振捣后，粗骨料沉落挤出了大量水分和空气，会在表面形成一个较大较厚的砂浆层,它比下层混凝土有更大的干缩性，一旦水分蒸发，就很容易形成凝缩裂缝。有时模板、垫层在浇筑混凝土之前洒水不够，过于干燥，也会引起模板吸水量过大的问题,引起混凝土的塑性收缩，产生裂缝。

3）混凝土浇捣后过分抹干压光。过度的抹平压光会使混凝土的细骨料过多地浮到表面,形成含水量很大的水泥浆层，导致混凝土板表面龟裂。

4）养护不当。这也是造成现浇混凝土板裂缝的主要原因之一，过早养护会影响混凝土的胶结能力，反之，由于混凝土受风吹日晒，表面游离水分蒸发过快，水泥缺乏必要的水化水，极易产生急剧的体积收缩，此时混凝土早期强度低，不能抵抗这种应力，就会产生裂缝。

3 大体积混凝土裂缝的控制措施

3.1 原材料的选择

1）水泥应严格按批量进行化验，除强度必须保证外，尤其要保证安定性合格。

2）石子应按规定进行复试，其针片状颗粒含量、含泥量、强度、坚固性等各项指标应符合要求。施工过程中所用的石子的粒径、级配应合理。

3）用于混凝土的砂子必须用中、粗砂，不允许使用细砂。砂子应按规定进行复试，其颗粒级配、含泥量、有害物质含量等指标应符合要求。

4）优化配合比。渗入适量的粉煤灰，取代一部分水泥，减少水泥用量，降低水泥水化热；渗入适量的膨胀剂，使混凝土在水化作用过程中出现微小膨胀，产生预压应力，抵消混凝土收缩时产生的部分拉应力，提高混凝土的抗裂能力；渗入适量的缓凝减水剂，延长混凝土的初凝时间，推迟水泥水化热峰值到来的时间。

3.2 混凝土的搅拌与运输

应严格控制水灰比、坍落度，对坍落度要随时抽查，搅拌时间应符合规范要求，不能过长，也不能过短；应严格掌握混凝土从搅拌机中卸出后到浇筑的延续时间,不得超过规范的要求和试配的初凝时间。

3.3 分层浇筑

大体积混凝土浇筑，一般可采用全面分层、分段分层和斜面分层法。其中斜面分层应用较多，即按混凝土自然流淌坡度、斜面分层、连续逐层推移、一次到顶的方法进行。浇筑方向沿横向进行,每次浇筑工作面不超过 3 m，混凝土分 4层浇筑，每层厚550mm。混凝土浇筑过程中，每层混凝土初凝前都确保被上层混凝土覆盖,保证上下层浇筑间隔不超过混凝土初凝时间，避免施工冷缝出现。

3.4 收头处理措施

收头处理是减少表面收缩龟裂,控制板面标高和平整度的重要措施。因此，在混凝土浇筑至标高时，安排专人用刮尺刮平多余浮浆，用铁滚筒滚压2～3遍，控制好终凝前混凝土表面的二次抹光，以防止表面龟裂。收头时间控制在1.5小时内，然后再实施保温保湿养护措施。

3.5 加强养护

选择一种有效的养护措施非常重要。如采用混凝土表面贮水蓄热保温保湿养护措施，即在混凝土终凝开始时，在混凝土表面用砖砌筑贮水池，分格贮水。贮水的目的是利用水对混凝土进行养护和蓄热,在混凝土表面形成一道保温屏障，再在贮水池上面覆盖1层0.05 m厚的塑料薄膜，塑料薄膜一方面防止水分蒸发和热量散失,另一方面利用贮水池水面与塑料薄膜之间架空层的空气保温,并且隔离了外界雨水和大气温度的变化对贮水池水温的直接影响，最后养护14天。14天后，继续保持混凝土表面湿润。

3.6 温度监控

对不同龄期、不同部位的温度测控，是控制混凝土内外温差变化，及时了解混凝土温度变化规律的重要依据。布置温度传感器，每个测温点有1组测温数据，包括空气温度、混凝土表面温度、中心温度和底部温度。通过温度监控，控制混凝土内外温差不超过规定值（≤25℃）。

4 结语

由于大体积混凝土工程的条件比较复杂,施工情况各异，再加上混凝土原材料的材性差异较大，因此控制温度变形裂缝是涉及结构计算、构造设计、材料组成、物理力学性能及施工工艺等多学科的综合性问题。在结构设计上，对大体积混凝土的内外约束条件以及结构薄弱环节采取有效的补强措施；在施工技术上，从选料、配合比设计、施工方法、施工季节的选定和测温、养护等，采取一系列综合性措施，有效地控制大体积混凝土的裂缝产生；在施工组织上，编制切实可行的施工方案，采取全过程的温度监测，制定合理周密的技术措施。这样，才能防止产生温度裂缝，确保结构的工程质量。

[1]王铁梦.钢筋混凝土结构的裂缝控制[M].冶金建筑研究总院,2000,5

[2]尤健.大体积混凝土施工技术措施[J].陕西建筑,2006(9)

[3]乔根有.大体积混凝土裂缝成因与预防[J].陕西建筑,2006(21)