淺談大體積混凝土裂縫的預防措施

許厚鏹

（大慶市龍田建設開發有限公司，黑龍江 大慶163000）

1.前言：大體積混凝土由于水泥凝結硬化過程中釋放出大量的水化熱，形成較大的內外溫差，當溫差較大超過25℃時，混凝土內部的溫度應力有可能超過混凝土的極限抗拉強度從而產生溫度裂縫，同時混凝土降溫階段如果降溫過快，由于厚板收縮，又受到強大的摩阻力，可能導致收縮貫穿裂縫。此外，混凝土本身的收縮也可能造成裂縫的產生。因此大體積混凝土存在的主要問題是裂縫的控制。

大體積混凝土結構厚、體形大、鋼筋密、一次澆注量大、施工時間長、施工工藝要求高、受環境影響大，澆注完畢后，由于體積過大，造成混凝土水化熱大，溫度場梯度大，混凝土“內熱外冷”極易產生裂縫。工程實踐證明，大體積混凝土施工難度比較大，混凝土產生裂縫的機率較多。

2.大體積混凝土裂縫的主要類型

2.1 干縮裂縫

混凝土干縮主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質和用量、外加劑的用量等有關。是混凝土內外水分蒸發程度不同而導致變形不同的結果：混凝土受外部條件的影響，表面水分損失過快，變形較大，內部濕度變化較小變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內部約束，產生較大拉應力而產生裂縫。

2.2 塑性收縮裂縫

塑性收縮裂縫一般在干熱或大風天氣出現，裂縫多呈中間寬、兩端細，且長短不一，互不連貫狀態。常發生在混凝土板或比表面積較大的墻面上，較短的裂縫一般長20～30cm，較長的裂縫可達2～3m，寬1～5mm.從外觀分為無規則網絡狀和稍有規則的斜紋狀或反映出混凝土布筋情況和混凝土構件截面變化等規則的形狀，深度一般3～10cm，通常延伸不到混凝土板的邊緣。

2.3 沉陷裂縫

沉陷裂縫的產生是由于結構地基土質不勻、松軟，或回填土不實或浸水而造成不均勻沉降所致。或者因為模板剛度不足，模板支撐間距過大或支撐底部松動等導致混凝土出現沉陷裂縫。特別是在冬季，模板支撐在凍土上，凍土化凍后產生不均勻沉降，致使混凝土結構產生裂縫。

2.4 溫度裂縫

溫度裂縫多發生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區的混凝土結構中。混凝土澆注后，在硬化過程中，水泥水化產生大量的水化熱。由于混凝土的體積較大，大量的水化熱聚積在混凝土內部而不易散發，導致內部溫度急劇上升。而混凝土表面散熱較快，這樣就形成內外的較大溫差。較大的溫差造成混凝土內部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產生一定的拉應力。當拉應力超過混凝土的抗拉強度極限時，混凝土表面就會產生裂縫，這種裂縫多發生在混凝土施工中后期。

3.預防大體積混凝土開裂的措施

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的情況下，應盡可能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）二摻（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、中彈、低熱和高抗拉值”的抗裂混凝土。

（2）增配構造筋，提高抗裂性能。這里應采用小直徑、小間距的配筋方式，全截面的配筋率應為0.3%～0.5%.

（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。

（4）在易裂的邊緣部位設置暗梁，提高該部位的配筋率，提高混凝土的極限抗拉強度。

（5）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；在正常施工條件下，后澆縫間距應為20～30m，保留時間一般不少于60d.如不能預測施工時的具體條件，也可臨時根據具體情況進行設計變更。

3.2 原材料控制措施

（1）盡量選用低熱或中熱水泥（如礦渣水泥、粉煤灰水泥），或利用混凝土的后期強度（90～180d），以降低水泥用量，減少水化熱（因為每加減10kg水泥，溫度會相應增減1℃，水化熱與水泥用量成正比）在條件許可的情況下，應優先選用收縮性小的或具有微膨脹性的水泥。因為這種水泥在水化膨脹期（1～5d）可產生一定的預壓應力，而在水化后期預壓應力可部分抵消溫度徐變應力，減少混凝土內的拉應力，提高混凝土的抗裂能力。

（2）適當摻加粉煤灰?；炷林袚接梅勖夯液?，可提高混凝土的抗滲性、耐久性，減少收縮，降低膠凝材料體系的水化熱，提高混凝土的抗拉強度，抑制堿骨料反應，減少新拌混凝土的泌水等。

（3）選擇級配良好的骨料。骨料在大體積混凝土中所占比例一般為混凝土絕對體積的80%～83%，因此在選擇骨料時，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。一般來說，可以選用粒徑4～40mm的粗骨料，盡量采用中砂；嚴格控制砂、石子的含泥量（石子在1%以內，砂在2%以內），控制水灰比在0.6以下；還可以在混凝土中摻緩凝劑，減緩澆筑速度，以利于散熱。另外還可以考慮在大體積混凝土中摻加堅實無裂縫、沖洗干凈、規格為150～300mm的大塊石。摻加大塊石不僅減少了混凝土總用量，降低了水化熱，而且石塊本身也吸收了熱量，使水化熱能進一步降低，對控制裂縫有一定好處。

（4）適當選用高效減水劑和引氣劑，這對減少大體積混凝土單位用水量和膠凝材料用量，改善新拌混凝土的工作度，提高硬化混凝土的力學、熱學、變形、耐久性等性能起著極為重要的作用。

3.3 施工方法控制措施

大體積混凝土施工時內部應適當預留一些孔道，在內部通循環冷水或冷氣冷卻，降溫速度不應超過0.5℃～1.0℃/h.對大型設備基礎可采用分塊分層澆筑（每層間隔時間5～7d），分塊厚度為1.0～1.5m，以利于水化熱散發和減少約束作用。當混凝土澆筑在巖石地基或厚大的混凝土墊層上時，在巖石地基或混凝土墊層上鋪設防滑隔離層（澆二度瀝青膠、撒鋪5mm厚砂子或鋪二氈三油），將底板高低起伏和截面突變處做成漸變化形式，以消除或減少約束作用。此外，還應加強混凝土的澆灌振搗，提高密實度。盡可能晚拆模，拆模后混凝土表面溫度不應下降15℃以上。盡量采用兩次振搗技術，以改善混凝土強度，提高抗裂性。還可根據具體工程特點，采用UEA補償收縮混凝土技術。

3.4 溫度控制措施

混凝土溫度和溫度變化對混凝土裂縫是極其敏感的。當混凝土從零應力溫度降低到混凝土開裂溫度時，混凝土拉應力超過了此時的混凝土極限拉應力。因此，應通過降低混凝土內水化熱溫度和混凝土初始溫度，減少和避免裂縫風險。

人工控制混凝土溫度的措施對早期因熱原因引起的裂縫作用不明顯。比如表面保溫材料保護可以減少內外溫差，但不可避免地招致混凝土體內溫度很高，從受約束而導致貫穿裂縫的角度看，是一個潛在惡化裂縫的條件，因為體內熱量遲早是要散發掉的。另外，人工控制混凝土溫度還需注意防止過速冷卻和超冷，過速冷卻不僅會使混凝土溫度梯度過大，而且早期的過速超冷會影響水泥-膠體體系的水化程度和早期強度，更易產生早期熱裂縫。超冷會使混凝土溫差過大，引起溫差裂縫。因此，澆筑時間應盡量安排在夜間，以最大限度降低混凝土的初凝溫度。白天施工時，要求在砂、石堆場搭設簡易遮陽裝置，或用濕麻袋覆蓋，必要時向骨料噴冷水?；炷帘盟蜁r，可在水平及垂直泵管上加蓋草袋并噴冷水。

總結：大體積混凝土結構裂縫的發生是由多種因素引起的。各類裂縫產生的主要影響因素有幾種：一是結構型裂縫，由外荷載引起的。二是材料型裂縫，主要由溫度應力和混凝土的收縮引起的。目前控制和解決的重點是溫度應力引起的混凝土裂縫。

[1]謝建軍.混凝土裂縫與溫度實驗研究[J].中國科技信息，2006，（11）.

[2]王升濤，張洪海.淺談大體積混凝土裂縫的防治[J].科技資訊，2006，（09）.