防止大體積混凝土裂縫的施工措施

張黎明

（浙江東方藍海置地有限公司，浙江 嘉興 314000）

1 大體積混凝土裂縫問題的分析

1.1 溫度變形

混凝土的溫度變形由兩部分組成：（1）在混凝土硬化過程中，由于水泥的水化產生大量熱量，大體積混凝土內部因為散熱慢而使其溫度升高，產生內外溫差，內部混凝土膨脹，而外部混凝土經散熱，溫度降低而收縮，形成表面裂縫。（2）由于環境溫度的變化，根據混凝土熱脹冷縮的性質，在溫度下降后混凝土必將產生收縮而產生拉應力，當拉應力超過混凝土的抗拉應力時，將產生裂縫。

1.2 干縮變形

混凝土的干縮變形是由于混凝土中水分蒸發而引起的。當混凝土在空氣中硬化時，其中的水分會逐漸蒸發，使水泥石中的膠凝體逐漸干燥而產生收縮，從而產生干縮變形。在混凝土受到某種約束的情況下，干縮變形會使混凝土出現較大的拉應力，特別是在初凝階段，由于混凝土抗拉強度十分低，容易引起混凝土開裂。

1.3 荷載作用下變形

在荷載作用下，當構件界面產生拉應力時，會引起拉伸變形，當構件截面產生壓應力時，會引起壓縮變形。當截面上的拉應力大于混凝土的抗拉強度時，構件就會產生裂縫。

2 大體積混凝土施工技術

2.1 技術方案的論證

在澆筑混凝土的施工前組織業主、監理、混凝土攪拌站和總包方的有關專家進行方案的技術論證。對攪拌站的混凝土的要求；對施工現場的生產準備情況的要求；對現場澆注順序和機械布置，車輛調度的要求；對周邊施工道路通行狀況和居民情況的了解；突發事件的應急預案。

2.2 混凝土原材料選型

2.2.1 水泥的選擇

大體積混凝土選用的水泥要控制水化熱、堿含量等。水泥供應充足，保證能力強，堿含量指標0.69%，各項指標均滿足GB175-1999規定的要求。

2.2.2 骨料的選擇

砂：采用低堿活性集料，砂子細度模數在2.3～2.6之間，含泥量小于2%；砂各項指標均滿足JGJ52-92所規定的要求，且為B種低堿活性集料。

石：選用低堿活性集料，石子的最大粒徑為25mm，含泥量少于1%，各項指標均滿足JGJ53-92規定的要求，且為B種低堿活性集料。

2.2.3 外加劑的選擇

密實劑：它的摻入一方面起抗滲防水作用，另一方面可以對混凝土收縮進行補償，對防裂有積極的作用，各項指標符合JC476-2001規定的要求。

防凍劑：冬季施工選用復合外加劑（液），其具有減水、泵送、緩凝、防凍等作用。選用該防凍劑基于以下幾方面考慮：降低水灰比，減小單方用水量；改善砼和易性，便于施工；適當延長砼凝結時間，減小坍落度損失值，增加砼可泵性，同時延長水泥的集中放熱時間，便于大體積砼施工；提高混凝土的抗凍性能，防止混凝土在負溫下受凍。

2.2.4 配合比的設計

為了保證工程混凝土的質量，在混凝土配合比設計上提高混凝土抗滲等級0.2mpa，水灰比控制在0.4~0.5。砂率控制在40%~45%，混凝土膠凝材料控制在440kg/m3之內。初凝時間控制在12小時以上。基于上述的要求并結合原材料及實際施工經驗，初步確定混凝土的水灰比為0.40，砂率為43%進行混凝土配合比的設計。

2.2.5 堿含量的計算

堿含量=水泥帶入堿量+外加劑帶入的堿量+粉煤灰帶入的堿量×15%+礦渣粉帶入堿量×50%

氯離子含量＝氯離子的含量=（水泥帶入的氯離子量+外加劑帶入的氯離子量+膨脹劑帶入的氯離子量）÷（膠凝材料的用量）

按照上述進行計算，堿和氯離子的含量計算結果見下表

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2.2.6 混凝土坍落度的要求：

混凝土的出機坍落度控制在18±2cm，確保混凝土到達工地時的坍落度為16±2cm。

3 溫度的控制和防止裂縫的措施

3.1 采用改善骨料級配，用干硬性混凝土，摻混合料，加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量。

3.2 攪拌混凝土時加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度。

3.3 熱天澆筑混凝土時減少澆筑厚度，最好控制在500mm以內，以便于表面散熱；第二層澆筑必須在第一段砼初凝前澆筑完畢。

3.4 根據混凝土澆注面積，在混凝土上中下部設置一定數量測溫管，定時測定內外溫度，前4天每2h測一次，5－7天每4h測一次，8－15天每天一次，并及時記錄，確保混凝土內外溫差控制在25以內，做到及時觀察，出現溫度超偏，可通過調整養護方式來降低溫差。

3.5 規定合理的拆模時間，以免混凝土表面發生急劇的溫度梯度，加強保溫養護措施，現場通常采取措施為混凝土澆注后先覆蓋一層塑料薄膜，用麻袋裝鋸末，厚度80～100mm進行中層覆蓋，最后覆蓋1-2層100mm厚巖棉被。

3.6 夏季施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面及側邊，設置專人撒水養護時間不少于14d，有條件的應對基礎側邊進行覆土掩蓋，避免內部水分蒸發過快，產生裂縫。

改善約束條件的措施是：（1）合理地分區分塊；（2）避免基礎過大起伏；（3）合理的安排施工工序，避免過大的高差和側面長期暴露。

此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加強養護，防止表面干縮，特別是保證混凝土的質量對防止裂縫是十分重要，應特別主注意避免產生貫穿裂縫，出現后要恢復其結構的整體性是十分困難的，因此施工中應以預防貫穿性裂縫的發生為主。

在混凝土澆筑初期，由于水化熱的散發，表面引起相當大的拉應力，此時表面溫度亦較氣溫為高，此時拆除模板，表面溫度驟降，必然引起溫度梯度，從而在表面附加一拉應力，與水化熱應力疊加，再加上混凝土干縮，表面拉應力達到很大的數值，就有導致裂縫的危險。但如果在拆除模板后及時在表面覆蓋一些輕型保溫材料，如泡沫海綿等，對于防止混凝土表面產生過大的拉應力，具有顯著的效果。加筋對大體積混凝土的溫度應力影響很小，因為大體積混凝土的含筋率極低，只是對一般鋼筋混凝土有影響。在溫度不太高及應力低于屈服極限的條件下，鋼的各項性能是穩定，而與應力狀態、時間及溫度無關。鋼的線脹系數與混凝土的線脹系數相差很小，在溫度變化時兩者間只發生很小的內應力。由于鋼的彈性模量為混凝土彈性模量的7~15倍，當內混凝土應力達到抗拉強度而開裂時，鋼筋的應力將不超過 100~200kg/cm2，因此，在混凝土中想要利用鋼筋來防止細小裂縫的出現很困難，但加筋后結構內的裂縫一般就變的數目多、間距小、寬度與深度較小了。

4 混凝土的早期養護

實踐證明，混凝土常見的裂縫，大多數是不同深度的表面裂縫，其主要原因是溫度梯度造成的，寒冷地區的溫度驟降也是容易形成裂縫的。因此說混凝土的保溫對防止表面早期裂縫尤其重要；從溫度應力觀點出發，現場保溫應達到下述要求：防止混凝土內外溫度差及混凝土表面梯度，防止表面裂縫；防止混凝土超冷，應該盡量設法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土的使用期的穩定溫度；防止老混凝土過冷，以減少新老混凝土間的約束。

5 結束語

5.1 大體積混凝土的施工技術難點在于防裂，重點在于采取科學技術方案。

5.2 大體積混凝土產生裂縫的原因是多方面的，源頭是嚴把混凝土原材料質量關，重中之重是做好外加擠選型，并做到混凝土配合比設計，在滿足強度的前提下嚴格控制水泥用量。選用低水化熱水泥，是控制裂縫的有效途徑，摻用膨脹劑和粉煤灰，可抵消混凝土冷縫和干縮裂縫。

5.3 做到覆蓋保溫，嚴格控制混凝土內外溫差，同時應加強混凝土養護。

以上討論的只是控制裂縫的技術措施，實際施工中合理的施工組織、現場準備、信息監測等工作是保證技術措施的關鍵，必須給予足夠的關注。

[1]蔡文堯.《大體積混凝土裂縫的分析和施工技術措施》《混凝土》雜志2005年第10期

[2]郭正興,李金根.建筑施工[M].南京:東南大學出版社,1996

[3]陳志明,管大慶.17000m3混凝土底板連續澆注技術[J].施工技術,1994,(11):7-1