淺談大體積混凝土裂縫控制措施

石鵬俊

摘 要：在大體積混凝土結構施工中，混凝土裂縫的控制是一個很重要的課題。由于大體積混凝土結構的截面尺寸較大，由外荷載引起裂縫的可能性很小，但水泥在水化反應中釋放的水化熱所產生的溫度變化和混凝土收縮的共同作用，會產生較大的溫度應力和收縮應力，這將成為大體積混凝土結構出現裂縫的主要因素。

關鍵詞：大體積；混凝土；裂縫；控制

隨著國民經濟的發展和建筑技術的提高，大型建筑物不斷增多，高層建筑基礎和大型橋梁墩 、承臺和懸索橋錨碇混凝土結構尺寸較大，大體積混凝土施工越來越普遍，但是，大體積混凝土表面易出現縱橫交錯的裂縫，影響混凝土外觀質量，嚴重者會出現深入和貫穿性的裂縫 ，往往會降低結構的耐久性 ，削弱構件的承載力，可能危害到建筑物的安全使用。所以，如何采取有效措施防止大體積混凝土開裂，是工程界普遍關注的一個問題。

1 大體積混凝土的界定

大體積混凝土是指最小斷面尺寸大于1m 以上的混凝土結構。與普通鋼筋混凝土相比， 具有結構厚， 體形大、混凝土數量多、工程條件復雜和施工技術要求高的特點。

大體積混凝土在硬化期間， 一方面由于水泥水化過程中將釋放出大量的水化熱， 使結構件具有“熱漲”的特性； 另一方面混凝土硬化時又具有“收縮”的特性， 兩者相互作用的結果將直接破壞混凝土結構， 導致結構出現裂縫。因而在混凝土硬化過程中，必須采用相應的技術措施， 以控制混凝土硬化時的溫度， 保持混凝土內部與外部的合理溫差， 使溫度應力可控， 避免混凝土出現結構性裂縫。

2 大體積混凝土裂縫形成的原因

混凝土裂縫和產生的原因主要有兩類 ：一是結構型裂縫 ，是由外荷載引起的，為受力裂縫 ；二是材料裂縫，是非受力變形引起的。大體積混凝土一般在未受力時就產生了裂縫，基本上是第二類裂縫，即材料本身產生的裂縫 。其主要原因有以下幾方面：

（1）溫度應力引起裂縫（溫度裂縫）

混凝土是一種由砂石骨料 、水泥 、水及其它外加材料混合而成的非均質脆性材料 ，由于施工和本身變形約束等一系列因素，硬化成形的混凝土存在著眾多的微孔隙、氣穴和微裂紋 。大體積混凝土澆筑后 ，在水泥硬化過程中產生大量的水化熱，因體積較大，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，而混凝土表面溫度為外界環境溫度，這樣就形成了內外較大的溫差 。較大的溫差使內外熱脹冷縮的程度不一致，使混凝土產生一定的拉應力 。當拉應力超過混凝土的抗拉強度時，出現裂縫。

（2）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。

（3）干燥收縮混凝土硬化后 ，在干燥的環境下 ，混凝土內部的水分不斷向外散發 ，引起混凝土由內向外的干縮變形裂縫 。

（4）塑性變形水泥活性大 ，混凝土溫度高 ，或水灰比較小時會加劇引起開裂，這是因為混凝土泌水減少，表面水分不能及時補充，這時混凝土處于塑性狀態 ，稍微受到一些拉力，表面就會出現不均勻的裂縫 ，裂縫出現后，混凝土內水分蒸發進一步加大，裂縫進一步擴大。

（5）其他因素的影響 地基的不均勻沉降、混凝土配合比不良、堿骨料反應裂縫和鋼筋銹蝕等其他不利因素，也會使混凝土產生裂縫，因此應從各個方面綜合控制。

3 減少大體積混凝土裂縫的措施

裂縫會加速混凝土碳化和鋼筋銹蝕，并產生惡性循環，嚴重破壞混凝土結構的安全性和耐久性，給工程造成嚴重損失，所以裂縫控制顯得尤為重要。裂縫控制的主要技術措施涉及從設計到施工乃至后期養護的整個過程，應注意以下幾個方面：

3.1 選擇優化配合比

優化混凝土配合比，選用良好級配的骨料，嚴格控制砂石質量，降低水灰比，并在混凝土中摻加粉煤灰和外加劑等，以降低水泥用量，減少水化熱，以降低混凝土溫升，從而可以降低混凝土所受的拉應力。

3.2 選擇合適水泥和嚴格控制水泥用量

為減少水泥用量，優先采用52.5R、42.5R普通硅酸鹽水泥等高標號水泥。選用低熱水泥，減少水化熱，降低混凝土的溫升值。并盡量選用后期強度（90或120天）進行配合比設計，降低水泥用量，并延緩峰值。在滿足設計強度和混凝土可泵性的前提下，將42.5R水泥用量控制在450kg/m3，52.5R水泥用量控制在360kg/m3，以降低混凝土最高溫升，降低混凝土所受的拉應力。

3.3 采用切實可行的施工工藝

根據泵送大體積混凝土的特點，采用“分段定點，一個坡度，薄層澆筑，循序推進，一次到頂”的施工方法。這種自然流淌形成斜坡混凝土的方法，能較好地適應泵送工藝，避免混凝土輸送管道經常拆除、沖洗和接長，從而提高泵送效率，保證上下層混凝土澆筑間隔不超過初凝時間。根據混凝土泵送時自然形成一個坡度的實際情況，在每個澆筑帶的前后布置兩道振動器，第一道布置在混凝土出料口，主要解決上部混凝土的振實；由于底層鋼筋間距較密，第二道布置在混凝土坡腳處，以確保下部混凝土密實。

3.4 加強混凝土澆筑后的養護

混凝土澆筑后，應盡快回填土。土是混凝土最好的養護材料之一。目前這是混凝土保溫保濕養護的最有效方法，對預防裂縫是非常有益的。如采用蓄水法保溫養護，在混凝土施工期間可通入冷卻循環水，以便加快承臺內部熱量的散發。如采用內散外蓄綜合養護措施，可有效降低混凝土的溫升值，且可大大縮短養護周期，對于超厚大體積混凝土施工尤其適用。

3.5 改進施工技術

施工時加強插筋附近混凝土的振搗、抹壓、養護。由于鋼筋是熱的良導體，易產生大的溫度梯度，這是容易產生裂縫的一個主要部位。加強初凝前的抹壓，以消除初期裂縫，并加強早期養護，提高混凝土抗拉強度。

3.6 加強技術管理

加強原材料的檢驗、試驗工作。施工中嚴格按照施工方案及技術交底的要求指導施工，明確分工，責任到人。加強計量監測工作，定時檢查并做好詳細記錄。認真對待混凝土澆筑過程中可能出現的冷縫，并采取措施加以杜絕。在變截面施工前，一定要加強預測，并保證預測的科學性。同時在實施過程中，要切實落實施工方案。

3.7 其他改善意見

大體積混凝土采用泵送工藝，泵送過程中，常會發生輸送管堵塞故障，故提高混凝土的可泵性十分重要。須合理選擇泵送壓力，泵管直徑，輸送管線布置應合理。泵管上須遮蓋濕麻袋，并經常淋水散熱。混凝上中的砂石要有良好的級配，碎石最大粒徑與輸送管徑之比宜名1：3，砂率宜在40%-45%間，水灰比宜在0.5-0.55間，坍落度宜在15-18cm間。及時與氣象臺取得聯系，掌握天氣情況。由于大體積混凝土承臺連續澆筑，故澆筑現場須設防雨棚，并在基坑四周，設置盲溝和集水井。

在大體積混凝土施工時， 準確計算混凝土拌和溫度、混凝土出機溫度、混凝土絕熱溫升、混凝土內部實際溫度、混凝土表面溫度及混凝土內部與表面溫差， 有利于選取適宜的施工工藝、采取相應的降溫與養護措施， 從而避免出現混凝土溫度裂縫， 以保證混凝土結構的工程質量。

參考文獻

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