對大體積混凝土的裂縫控制及施工技術探討

楊在歡

（廣東三穗建筑工程有限公司，廣東 吳川 524500）

1 大體積混凝土的定義

近年來，隨著我國國民經濟的快速發展，大規模大體量的建筑不斷涌現，大體積鋼筋混凝土工程也越來越多地被采用。如何把握大體積混凝土施工技術要素越來越被人們所重視。

在確定什么情況屬大體積混凝土，各國的標準不一。美國混凝土學會將大體積混凝土定義為：任何現澆混凝土，其尺寸達到必須解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，以最大限度的減少開裂影響的，即稱為大體積混凝土。日本建筑學會標準（JASS5）的定義為：“結構斷面最小尺寸在800 mm以上，水化熱引起混凝土內的最高溫度與外界氣溫之差超過 25 %的混凝土，稱為大體積混凝土。”我國對大體積混凝土定義為：混凝土結構物實體最小尺寸等于或大于l m，或預計會因水化熱引起混凝土內外溫差過大而導致裂縫的混凝土。從我國對大體積混凝土的定義來看，對混凝土的裂縫控制技術措施要求是比較嚴格的。

2 目前大體積混凝土施工易遇到的裂縫問題

2.1 溫差裂縫

混凝土內外部溫差過大會產生裂縫，主要影響因素是水泥水化熱引起的混凝土內部和混凝土表面的溫差過大，特別是大體積混凝土更易發生此類裂縫。水泥在水化過程中要釋放出一定的熱量，而大體積混凝土結構斷面較厚，表面系數相對較小。所以水泥發生的熱量聚集在結構內部不易散失。這樣混凝土內部的水化熱無法及時散發出去，以至于越積越高，使內外溫差增大，使混凝土內部產生壓應力，表面產生拉應力。此時，混凝齡期短，抗拉強度很低。當溫差產生的表面抗拉應力超過混凝土極限抗拉強度，則會在混凝土表面產生裂縫。另外，大體積混凝土在施工階段，它的澆筑溫度隨著外界氣溫變化而變化，特別是氣溫驟降，會大大增加內外層混凝土溫差，同樣會產生因溫差而產生的應力裂縫。

2.2 收縮裂縫

收縮的主要影響因素是混凝土中的用水量和水泥用量，用水量和水泥用量越高，混凝土的收縮就越大。選用水泥品種的不同，干縮、收縮的量也不同。收縮混凝土中約20 %的水分是水泥硬化所必須的，而約80 %的水分要蒸發。多余水分的蒸發會引起混凝土體積的自然收縮。因此，混凝土收縮的主要原因是內部水蒸發引起混凝土收縮。這種混凝土逐漸散熱和硬化過程引起的收縮，會產生很大的收縮應力。如果產生的收縮應力超過當時的混凝土極限抗拉強度，就會在混凝土中產生收縮裂縫。在大體積混凝土里，即使水灰比并不低，自身收縮量值也不大，但是它與溫度收縮疊加到一起，就要使應力增大，所以在水工大壩施工時早就將自身收縮作為一項性能指標進行測定和考慮。

2.3 安定性裂縫

安定性裂縫表現為龜裂，主要是因水泥安定性不合格而引起的。

3 基于裂縫控制的大體積混凝土施工技術要點

對于大體積混凝土施工，國家制定有相應的技術規范。在貫徹執行技術規范的同時，要著重把握好以下幾個技術環節：

3.1 設計措施

（1）精心設計混凝土配合比。在保證混凝土具有良好工作性能的情況下，應盡可能地降低混凝土的單位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水膠比）—摻（摻高效減水劑和高性能引氣劑）一高（高粉煤灰摻量）”的設計準則，生產出高強、高韌性、中彈、低熱和高極拉值的抗裂混凝土。

（2）增配構造筋提高抗裂性能。配筋應采用小直徑、小間距。全截面的配筋率應在0.3 %～0.5 %之間。

（3）避免結構突變產生應力集中，在易產生應力集中的薄弱環節采取加強措施，在易裂的邊緣部位設置暗梁，提高該部位的配筋率，以提高混凝土的極限拉伸。

（4）在結構設計中應充分考慮施工時的氣候特征，合理設置后澆縫，保留時間一般不小于60 d。如不能預測施工時的具體條件，也可臨時根據具體情況作設計變更。

3.2 合理選用建筑材料

3.2.1 選用合理的水泥品種標號

水泥應盡量選用水化熱低、凝結時間長的水泥。優先采用中熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥、大壩水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥等。但是，水化熱低的礦渣水泥的析水性比其它水泥大，在澆筑層表面有大量水析出。這種泌水現象，不僅影響施工速度，同時影響施工質量。在選用礦渣水泥時應盡量選擇泌水性的品種，并應在混凝土中摻人減水劑，以降低用水量。

3.2.2 砂石料的級配要合理

一般情況下，石料要采用連續級配，砂料采用中砂，并嚴控砂石料的空隙率、含泥量、吸水率及壓碎指標。應選擇線膨脹系數小、巖石彈模較低、表面清潔無弱包裹層、級配良好的骨料。采用線脹系數小的骨料對降低混凝土的線脹系數，降低溫度形變的作用十分顯著。砂、石含泥量控制在1 %以內，并不得混有有機質等雜物，杜絕使用海砂。

3.3 施工環節控制

3.3.1 澆注前

在拌和過程中，可通過加冰拌和冷卻骨料，達到降低混凝土溫度的目的。實踐證明，加冰拌和可降低3 ℃～4 ℃；冷卻骨料可降低 10 ℃以上。在運輸方法方面，大體積混凝土不宜采用泵送，泵送限制了骨料的最大粒徑，且要求流動度大，因而增大水泥漿用量，水化溫升高，不利于防裂。大體積混凝土應宜用吊罐吊運或其他運輸方法。

3.3.2 澆注中

規范中有3種澆注方法：①全面分層澆筑，即在第一層全面澆筑全部澆筑完畢后，再回頭澆筑第二層，此時應使第一層混凝土還未初凝，如此逐層連續澆筑，直至完工為止；②分段分層澆筑，即混凝土澆筑時，先從底層開始，澆筑至一定距離后澆筑第二層，如此依次向前澆筑其他各層；③斜面分層澆筑，即要求斜面的坡度不大于1/3，適用于結構的長度大大超過厚度3倍的情況。混凝土從澆筑層下端開始，逐漸上移。混凝土的振搗也要適應斜面分層澆筑工藝，一般在每個斜面層的上、下各布置一道振動器。上面的一道布置在混凝土卸料處，保證上部混凝土的搗實。下面一道振動器布置在近坡腳處，確保下部混凝土密實。隨著混凝土澆筑的向前推進，振動器也相應跟上。不管采用哪種方法，振搗時間應均勻一致，以表面泛漿為宜，間距要均勻，以振搗力度波及范圍重疊1/2為宜。澆注完畢后，表面要壓實、抹平，以防止表面裂縫。此外，應盡量避開在太陽輻射較高的時間澆注，若由于工程需要在夏季施工，則盡量避開正午高溫時段，澆注盡量安排在夜間進行。

3.3.3 養護與溫控

由于大體積混凝土的體積外形都比較大，因而散熱不均導致產生裂縫的可能性相對較大，為此養護與溫控就顯得十分重要。當混凝土澆注塊較厚時，可在澆注層內預埋足夠數量的水管作為冷卻管，澆注結束后，通過低溫循環水進行冷卻，降低結構內溫度，減少內外溫差，達到防裂目的。

4 結束語

裂縫是混凝土結構中普遍存在的一種現象，它的出現會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影響建筑物的承載能力，影響建筑物的使用功能。對于大體積混凝土的溫控，事實上貫穿于整個施工過程。工程技術人員應有針對性地采取各種有效措施來預防裂縫的出現和發展，保證建筑物和構件安全、穩定地工作。

1 陳理輝.地下室大體積混凝土施工技術的應用［J］.21世紀建筑材料，2009.6

2 鄒建文、徐 偉.超大體積承臺混凝土溫升形變影響因素應用研究［J］.結構工程師，2009.6

3 張宏濤、王玉龍、李改靈.大體積混凝土裂縫控制技術［J］.山東交通學院學報，2009.4