大體積混凝土施工方法及裂縫產生的原因分析

熊茂輝

摘要：大體積混凝土結構物施工技術難度大，容易引發許多影響使用安全的質量隱患。從混凝土內部溫度分布情況及其變化規律著手，分析了大體積混凝土施工過程中裂縫產生的原因。

關鍵詞：大體積混凝土；裂縫；原因；分析

貴陽市某工程基礎采用預制靜壓樁柱下獨立基礎和整體筏板基礎，南北軸線長50m，東西軸線84m片筏板基礎板厚1500mm，局部位混凝土深約5.6m，屬于典型的大體積混凝土?；炷翉姸鹊燃塁45P6。墻、柱為C60P8，混凝土量1700m3。大體積混凝土底板施工具有水化熱高、收縮量大、容易開裂等特點，是一個施工重點和難點部位，按照后澆帶分段施工。采用hbt60c混凝土泵施工。

下面就大體積混凝土的施工方法及施工中裂縫產生的原因進行分析。

1 施工方法

1.1 底板標高的控制

底板鋼筋綁扎前，將主軸線引至防水找平層（豎向）上，作出標志，彈出墨線。根據臨時標準點，在底板墻、柱鋼筋上，用紅油漆標出該層+50cm線。澆筑混凝土時每個開間用小白線拉對角線控制標高。

1.2 材料控制

（1）水泥：優先采用低強度水泥，水泥含堿量應小于0.6%，此外，應進行水化熱檢驗，7d水化熱不宜大于250KJ/Kg。

（2）骨料：粗骨料應采取連續級配或合理的摻配比例，含泥量不得大于1%，泥塊含量不得大于0.25%；細骨料選用粗砂或中砂，含泥量不得大于1%，泥塊含量不得大于0.5%。

（3）摻合料：優先采用磨細礦粉，因其比粉煤灰更具耐久性，更有效降低每立方米砼中的水泥用量。

（4）膨脹劑：摻入適量膨脹劑，它能對砼起補償收縮作用，減少砼的溫度應力，但含堿量不應大于0.75%。

（5）外加劑：選用低收縮率的外加劑，應有7d、28d收縮率試驗報告，任何齡期砼的收縮率均不得大于基準砼的收縮率、外加劑每立方米砼帶入堿量不得超過1Kg，選用高效的緩凝劑和減水劑，減少水泥用量，推遲水化熱的峰值期。

1.3 優化混凝土配合比

（1）現場砼坍落度：泵送宜為80～140mm，坍落度允許偏差±15mm，到達現場坍落度損失不應大于30mm/h，總損失不應大于60mm。

（2）盡可能降低砼的干縮與溫差收縮，由于砼最高純熱值溫升Tmax與每m3砼內的水泥用量成線性正比關系，應根據選用的原材料不同、水泥試驗的富余標號不同，進行各種試配，最后確定最佳配合比。

1.4 整體筏板基礎混凝土澆注與振搗

先澆筑底板混凝土，到達電梯井、積水坑時，由地泵集中澆電梯坑，積水坑底板。然后澆筑大面底板混凝土，最后澆外墻導墻。

底板板厚1500mm，底板混凝土澆筑采用分層、分段施工，底板分3層澆筑，每層澆筑厚度為500㎜，采用測桿檢查分層厚度。在已澆筑的下層混凝土尚未初凝前，開始澆上一層，逐層進行，直至澆筑完成，為了不使混凝土在澆筑過程中出現冷縫，初凝時間不小于8h。

大體積混凝土施工測溫孔的留置原則：水平間距6m左右；距邊緣不大于3m，孔深詳見圖示，采用ф20薄壁鐵管端封閉預埋，用作測溫。繪制測溫孔布置詳見圖，并編號，施工時按圖施工。委派責任心較強、培訓合格的人員負責測溫工作，及時準確記錄，測溫過程中發現溫差超過25℃時及時報告工地技術人員，采取必要措施。

在混凝土澆筑之后，做好混凝土的保濕養護，保溫措施采用邊成型邊灌水50mm～60mm深，即控制大體積混凝土散熱，又防止混凝土溫度過高表面失水?；炷翉姸任催_到1.2mpa前不允許上人施工。

后澆帶：混凝土繼續澆筑混凝土前，要將其表面鑿毛，清除浮漿，使之露出石子，用水沖洗后保持濕潤。

混凝土振搗：φ50振動棒移動間距≤600mm，不得漏振，欠振或過振，每根振動棒配2名工人。振動時，振動棒應快插慢拔。

1.5 混凝土養護措施

（1）養護是大體積混凝土施工中一項十分關鍵的工作。

為保證新澆砼有適宜的硬化條件，防止早期干縮產生裂縫，大體積砼澆筑完畢后，要加以覆蓋和澆水養護，普通硅酸鹽水泥拌制的砼不得少于14天；其它水泥不少于21天。養護方法分降溫法和保溫法，夏季施工時一般可使用草袋覆蓋、灑水、蓄水養護或噴刷養生液養護；冬季施工時，由于環境氣溫較低，一般可利用保溫材料提高新澆筑砼表面和四周溫度，減少砼的內外溫差。

（2）在混凝土養護階段的溫度控制應遵循以下幾點

1）為了掌握大體積砼的溫升和降溫的變化規律以及各種材料在各種條件下的溫度影響，需要對砼進行溫度監測控制。大體積砼的溫度變化在1～72h變化最大，這段時間要每2h測量一次，4～7d每4h測量一次，其后為8h一次，整個測量過程時間不少于20d，并作詳細記錄，整理繪制溫度曲線。測溫可采用埋鋼管和采用測溫裝置等方法。

2）經測溫如觀測到砼內部最高溫度與大氣溫度之差超過規定極限值時，要立即采取降溫措施，降低砼內部溫度，控制砼內部裂縫的產生，常見的方法有導溫管加冷卻水循環方法來降低砼內部溫度。

2 大體積混凝土裂縫類型

2.1 表面裂縫

這種裂縫在混凝土升溫階段和降溫階段都有可能發生，在混凝土熱量通過表面向周圍環境散發過程中，表面溫度低于內部溫度，形成內外溫差。當這種溫差沿著厚度方向呈非線性分布時，引起混凝土的非均勻變形。起初混凝土處于塑性狀態，凝結硬化過程中，其彈性模量隨強度不斷增長，當溫差產生的拉應力超過當時混凝土的極限抗拉強度時，就會在混凝土表面產生裂縫。

2.2 貫穿裂縫

這種裂縫一般發生在降溫階段，大體積混凝土基礎呈降漸收縮狀態，降溫收縮受到基底及自身約束作用，產生很大的收縮應力（拉應力），當拉應力超過當時混凝土的極限抗拉強度時，就會在混凝土中產生收縮裂縫。這種收縮裂縫有時會貫穿全斷面，成為結構裂縫。基底及自身構造約束作用越強，平均溫度峰值越高，貫穿裂縫出現的可能性越大。降溫階段經歷時間較長，大約從3d～5d開始，延續1個月或更長時間。降溫收縮與混凝土硬化收縮呈疊加趨勢，硬化收縮會大幅度加劇裂縫出現的可能性與程度。

2.3 深層裂縫

深層裂縫部分地切斷了結構斷面，也有一定危害性。

3 大體積混凝土產生裂縫的原因

混凝土中產生裂縫有多種原因，主要是溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結構不合理，原材料不合格(如堿骨料反應)，模板變形，基礎不均勻沉降等，歸納起來主要有以下幾點。

外界氣溫變化。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，這對大體積混凝土是極為不利的。溫度應力是由于溫差引起溫度變形而造成的，溫差愈大，溫度應力也愈大。同時，在高溫條件下，大體積混凝土不易散熱，混凝土內部的最高溫度一般可達60℃-65℃，并且有較長的延續時間。因此，應采取溫度控制措施，防止混凝土內外溫差引起的溫度應力。

混凝土的收縮?；炷林屑s20％的水分是水泥硬化所必需的，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收縮?；炷潦湛s的主要原因是內部水蒸發引起混凝土收縮。如果混凝土收縮后，再處于水飽和狀態，還可以恢復膨脹并幾乎達到原有的體積。干濕交替會引起混凝土體積的交替變化，在混凝土內部產生很大的收縮應力，導致混凝土的裂縫。影響混凝土收縮，主要是水泥品種、混凝土配合比、外加劑和摻合料的品種以及施工工藝、養護條件等。

水泥水化熱。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，所以水泥產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，產生溫度應力和收縮應力。水化熱產生的混凝土內部最高溫度，多發生在澆筑后的最初3天至5天，以后逐漸降低，這與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關。結構裂縫主要是由降溫和收縮引起的，前者引起外約束，是導致貫通裂縫的主要原因；后者引起自約束，主要引起表面裂縫。因此在降溫階段，如果溫差較大，則早期出現裂縫的可能性較大。

約束條件。大體積混凝土與地基澆在一起，早期混凝土溫度上升時，混凝土膨脹受到地基約束會產生壓應力；當后期溫度下降時，混凝土收縮受到地基約束便會產生拉應力。由于混凝土的抗壓性能優于抗拉性能，所以在受壓時一般不會出現裂縫，而在受拉時，當拉應力大于混凝土的抗拉強度時，就會在混凝土中出現垂直裂縫。

4 結束語

大體積混凝土施工中的裂縫控制是一個系統工程，在工程實踐中要根據具體的要求進行控制，不可盲目地嚴格要求從而帶來大量的浪費。同時，要從設計、施工、材料等各個方面綜合采取措施，來控制裂縫的產生和開展，只有這樣才能取得預期的效果。