大體積混凝土裂縫控制施工技術的探討

摘 要：大體積混凝土裂縫問題是當前混凝土施工的一個普遍問題，裂縫不僅會降低混凝土的強度、抗凍性，對混凝土的抗滲性和耐久性影響尤為嚴重，本文結合筆者多年工作經驗，針對大體積混凝土結構易發生裂縫這一難點，從混凝土配合比、施工過程、后期養護階段的降溫、保溫措施等方面探討大體積混凝土的結構施工技術。

關鍵詞：大體積混凝土；裂縫控制；溫度應力；施工措施

一、大體積混凝土裂縫出現的原因

導致大體積混凝土出現裂縫的原因很多，如地基沉降，原材料配合比不當、混凝土施工和養護工作不當等。

大體積混凝土出現裂縫主要原因是由于截面大，水泥用量大，水泥水化釋放的水化熱會產生較大的溫度變化，形成的溫度應力從而導致裂縫的產生。這種溫度裂縫分為兩種：第一，混凝土澆筑初期（多為表面裂縫）。這種開裂常常會被誤認為是混凝土表面的池水、養護不好造成的龜裂。實際上，這種裂縫要比龜裂深的多。第二，混凝土澆筑后數日（深層裂縫及貫穿裂縫）。混凝土澆筑后數日，水泥水化熱基本上已釋放，混凝土從最高溫逐漸降溫，降溫的結果引起混凝土收縮，再加上由于混凝土中多余水分蒸發、碳化等引起的體積收縮變形，受到地基和結構邊界條件的約束，不能自由變形，導致產生溫度應力（拉應力），當該溫度應力超過混凝土抗拉強度時，則從約束面開始向上開裂形成溫度裂縫。

二、大體積混凝土施工前的裂縫控制措施

2.1加強地質巖土工程勘察工作，為建筑工程的整體建設打好基礎

地質勘察單位不僅要對場地的巖土工程地質特征作出準確的分析和判斷，還要根據其特征選擇科學的混凝土結構施工方案，以有效地避免和防治地基沉降或巖土災害造成建筑物大面積混凝土裂縫的產生，確保工程完工后建筑物的安全使用。

2.2選擇合適的原材料及科學的配合比

2.2.1水泥

為控制大體積混凝土的內部最高溫度，宜優先選用低水化熱水泥，并最大限度降低水泥用量。與此同時，摻加必要的混凝土摻合材料延緩混凝土終凝時間。應盡可能減少水泥用量，必要時要增大粉煤灰的滲和量（但不能超過規范要求），使混凝土達到設計強度以及和易性的要求。

2.2.2粗骨料

應優先選用熱膨脹系數小、含泥量低的骨料，并強調骨料的連續級配（條件許可時、應盡可能使用粒徑大的骨科）。因為一方面骨料本身的強度就遠大于水泥膠體，另一方面，采用連續級配的骨料，可以提高骨料在混凝土中的所占體積，能大幅度降低水泥用量，從而間接地降低水化熱。采用的碎石，粒徑5～25mm，含泥量不大于1。

2.2.3細骨料

采用中砂，平均粒徑大于0.5mm，含泥量不大于5。選用平均粒徑較大的中、粗砂拌制的混凝土比采用細砂拌制的混凝土可減少用水量10%左右，同時相應減少水泥用量，使水泥水化熱減少，降低混凝土溫升，并可減少混凝土收縮。

2.2.4粉煤灰

由于混凝土的澆筑方式為泵送，為了改善混凝土的和易性便于泵送，考慮摻加適量的粉煤灰。按照規范要求，采用礦渣硅酸鹽水泥拌制大體積粉煤灰混凝土時，其粉煤灰取代水泥的最大限量為25%。粉煤灰對水化熱、改善混凝土和易性有利，但摻加粉煤灰的混凝土早期極限抗拉值均有所降低，對混凝土抗滲抗裂不利，因此粉煤灰的摻量控制在10以內，采用外摻法，即不減少配合比中的水泥用量。按配合比要求計算出每立方米混凝土所摻加粉煤灰量。

2.2.5外加劑和配合比的選擇

大量工程實踐表明，△t在20～25℃以下時，才能保證混凝土不開裂。而實際上，要使混凝土內外溫差△t真正小于20～25℃是非靜困難的，因此要解決這一問題，就必須在選擇適當的外加劑和配合比方面給予考慮、諸如選擇摻加適量的減水劑、膨脹劑、粉煤灰等等。混凝土采用由攪拌站供應的商品混凝土，因此要求混凝土攪拌站根據現場提出的技術要求，提前做好混凝土試配。

三、選擇合適的施工方法，對大體積混凝土施工中裂縫控制措施

3.1合理分層分段澆筑

大體積混凝土的澆筑順序應滿足水平分層接縫時間的要求，確定澆筑順序的基本原則是：保證所澆搗的混凝土沒有冷縫，即混凝土先后澆筑層間隔時間不超過混凝土初凝時間。混凝土澆筑可根據面積大小和混凝土供應能力采取全面分層、分段分層或斜面分層連續澆筑。分段分層適用于基礎長度較大而深度不大的情況。斜面分層適用于基礎長度不大，但是深度較大的基礎。分層的厚度為300～500mm且不大于震動棒長1.25倍。分段分層多采取踏步式分層推進，一般踏步寬為1.5～2.5m。斜面分層澆灌每層厚度30～35cm，坡度一般取1：6～1：7。為減少大體積混凝土澆筑的蓄熱量，減少水化熱的積聚，減小溫度應力，大體積混凝土的澆筑大多采取斜面分層連續澆筑，每層厚度控制在300mm。

3.2改進混凝土的振動工藝

對已澆筑的混凝土，在終凝前進行二次振動，可排除混凝土因泌水，在石子、水平鋼筋下部形成的空隙和水分，提高粘結力和抗拉強度，并減少內部裂縫與氣孔，提高抗裂性。澆搗時，振搗捧要快插慢拔，根據不同的混凝土坍落度正確掌握振搗時間。

四、大體積混凝土溫度應力控制措施

《混凝土結構工程施工質量及驗收規范》（GB50204-2011）曾作了如下要求“大體積混凝土表面和內部溫差應控制在設計要求的范圍內，當設計無具體要求時，溫差不宜超過25℃”，并對澆筑溫度也作了“不宜超過28℃”的規定。對于大體積混凝土的溫差控制一般從3方面著手：①控制混凝土的絕對發熱量；②采取有效措施降低混凝土內外溫差；③改善周圍的約束條件，改進配筋狀況、減小裂縫寬度。所以，要真正實現大體積混凝土的質量控制，應降低混凝土的出機溫度和澆筑溫度：

（1）降低混凝土的出站溫度在攪拌站內的攪拌筒上搭設遮陽棚；在混凝土拌合用水的水池中加冰塊降溫；堆高砂、石骨料，從砂堆、石堆底層取料；提前1d用水噴淋石子降溫；有效地降低了混凝土的出站溫度。

（2）降低混凝土的澆注溫度.采取澆注前對鋼筋、模板表面灑水降溫；避免模板和新澆注混凝土受陽光直射；盡量利用氣溫較低的傍晚和晚上進行澆注等措施。

（3）加快運輸和入倉速度

澆注過程中加快運輸和入倉速度，減少混凝土在運輸和澆注過程中的溫度回升。除此之外，攪拌運輸車罐體、泵送管道保溫、冷卻也是必要的措施。

五、嚴格混凝土澆注質量控制

為確保大體積混凝土施工質量，提高混凝土的均勻性和抗裂能力，必須加強對混凝土澆注過程的質量控制。

5.1合理安排混凝土的澆注方法

根據澆注后混凝土的強度增長情況和初凝時間，混凝土的澆注采用分層連續澆注分層振搗的辦法，每層澆注厚度約為300mm。

5.2保證混凝土振搗密實

為提高混凝土的密實度，采用二次振搗的回振方法，對于在澆注過程中出現的泌水及時排除。

5.3加強施工現場管理，合理組織施工

為保證混凝土的澆注質量，施工前進行了詳細的施工技術交底，現場施工按部位落實到責任人，施工管理人員、操作人員分三班輪流施工，嚴格交接班制度，確保了施工的高效、高質。

結束語

大體積混凝土產生裂縫是由多種原因造成的，在大體積混凝土施工中，通過合理選擇施工材料、優化混凝土配合比、改善施工工藝、提高施工質量、嚴格施工管理以及加強后期養護等控制措施，在施工中采取全過程的溫度監測工作，這樣才能防止和控制溫度裂縫，避免給工程造成不必要的損失。

參考文獻

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