大體積混凝土結構裂縫控制技術

王增強 周源

(山西四建集團有限公司，山西 太原 030006)

大體積混凝土結構裂縫控制技術

(山西四建集團有限公司，山西 太原 030006)

介紹了大體積混凝土的特征，通過分析大體積混凝土裂縫的產生形式及原因，從優化配合比設計、控制混凝土溫度、改善構造設計等方面，闡述了控制大體積混凝土裂縫產生的主要技術措施，從而保證大體積混凝土的施工質量。

大體積混凝土，裂縫，配合比，水化熱

0 引言

現階段，中國經濟一直發展迅速，固定資產投資穩步提高，核電基礎結構性的城市住房建設數量很大，城市基礎設施建設、城市商業基礎設施的大量需求，應用大體積混凝土的工程日益增加。

大體積混凝土在澆筑過程中水化熱[1]，或者混凝土在澆筑完成后凝結過程中收縮產生的局部應力使得構件開裂的狀況尤為明顯。

1 概述

1.1 大體積混凝土特征

大體積混凝土有下列特征：1)混凝土基礎的外形尺寸不小于1 m;2)混凝土的溫度和收縮裂縫等因素會導致整個混凝土結構[2]存在不安全隱患。所以，大體積混凝土施工[3]中需特別注意其裂縫產生的原因及防止其出現的措施，這樣才能使得混凝土結構符合設計要求。

1.2 大體積混凝土產生裂縫形式及主要原因

大體積混凝土裂縫主要分為兩類：第一種是結構性裂縫[4]，一般通過外部荷載傳遞的直接應力而產生；第二種是非結構性裂縫，即混凝土硬化過程中水化熱、約束條件、外界氣溫變化等因素而產生。

混凝土裂縫[5]主要有3種：表面裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫。

其中對混凝土裂縫產生的最常見因素是溫度作用。混凝土澆筑完成后，結構內部與外部由于混凝土基體的水化熱[6]作用而存在溫差，差值越大，其產生的應力越大。由于大體積混凝土自身體量大，其內部水化熱產生的熱量不易散出，據統計將達到55 ℃～60 ℃，而且將長時間存在，所以如何控制溫度是一個很重要的問題。另外在混凝土凝結過程中，表面水分將會不均勻蒸發，造成混凝土表面結構體積不均勻收縮，是導致結構產生裂縫的另一個重要因素。

2 控制大體積混凝土裂縫產生的主要技術措施

2.1 控制混凝土溫升措施

優化配合比設計。

1)水泥。

選用合理的混凝土骨料將增加混凝土的和易性[7]等特性，在混凝土水化熱過程中使熱量均勻散發，而且在泵送過程中方便操作，從過程中就控制了混凝土裂縫的產生。

水泥的用量在混凝土基礎升溫中也起著決定性作用。試驗表明，對于每立方米的大體積混凝土水泥用量，每增減10 kg水泥，水化熱將使混凝土的溫度相應升降1 ℃。所以，為控制混凝土溫升，降低溫度應力，減少產生溫度裂縫的可能性，在設計允許情況下，盡可能采用60 d或90 d替代28 d作為混凝土設計強度，這樣可使水泥用量減少，混凝土的水化熱溫升也相應減少。

2)粗細骨料及其他摻合料。

自然連續級配的粗骨料可使大體積混凝土用較少的用水量和水泥用量，獲得良好的和易性、較高的抗壓強度[8]。

在混凝土基材中，加入粉煤灰等材料使得混凝土同時具有混凝土自身及加入新材料基體的性質，可以明顯改善混凝土的粘塑性、可泵性，同時降低混凝土的水化熱。

3)外加劑。

在混凝土中摻入減水劑、緩凝劑、膨脹劑等外加劑[9]，不僅能使混凝土和易性有明顯的改善，同時又減少水和水泥用量，從而降低了水化熱。

4)摻加石塊。

如果大體積混凝土基礎中鋼筋量少時，可以摻加一些大石塊來減少混凝土的方量，從而降低混凝土的水化熱。大石塊的含量不超過混凝土用量的20%(質量)。

2.2 混凝土溫度控制措施

1)混凝土入模溫度。

混凝土的入模溫度[10]將在很大程度上決定了在其后期發展的最終溫度。控制混凝土的出機溫度和運輸過程中的保溫措施顯得極為重要。

為了降低大體積混凝土的出機溫度，首先要控制原材料溫度。其次降低石子、水、砂的溫度。夏季氣溫較高時，采取遮陽、向骨料噴射冷水等措施，降低砂石溫度。同時，在夏季混凝土運輸過程中，也需對混凝土罐車采取保溫遮陽措施。

2)合理分段施工。

施工過程中合理分段施工，采用跳倉施工法澆筑綜合技術措施，在不設縫情況下利用“抗放兼施、先放后抗、以抗為主”的原理，把整個施工區域分為若干小部分，澆筑混凝土時隔一部分澆筑一部分，待之前澆筑混凝土凝固后再澆筑剩余部分，以此減少裂縫產生。

3)混凝土測溫、養護。

控制混凝土裂縫不僅在于配合比設計、施工環節，還應包括養護和溫度監測。在現場及時監測混凝土中心溫度、表面溫度及環境溫度，采取必要的循環水降溫措施，就可以從根源上杜絕溫度及收縮裂縫的產生。

2.3 改善約束條件及構造設計

1)合理配筋、避免應力集中。

在設計構造方面應重視合理配筋對混凝土結構裂縫的作用。

當混凝土結構截面尺寸較大時，可采取增配構造鋼筋作為溫度鋼筋，有效地提高混凝土抗裂性能。同時在孔洞四周增配斜向鋼筋、鋼筋網片或在截面突變處增配抗裂鋼筋，以此減少應力集中避免由于溫度變化造成混凝土的收縮裂縫。

2)設置后澆帶進行應力緩沖。

在柱、墻、梁、板等部位設置施工縫，澆筑混凝土后，將使之可以自由收縮，降低了收縮應力，減少了大體積混凝土裂縫的產生。

3)改善約束條件，降低溫度應力。

邊界存在約束也會使混凝土產生溫度應力。如果混凝土基礎水平墊層為約束強的巖石、較厚的混凝土墊層時，可設置滑動層減少溫度應力。在高低跨的基礎底板下，可采用聚苯乙烯板作為隔離層來緩沖基礎收縮時的側向壓力。

3 結語

通過對大體積混凝土裂縫產生的原因、機理進行分析，從混凝土基材、配合比設計、現場施工技術等方面采取一定的針對性措施，使大體積混凝土的裂縫可控于合理范圍內。

[1] 楊東宇.淺析建筑工程大體積混凝土的澆筑施工管理[J].黑龍江科技信息，2017(10)：22-23.

[2] 柴 晶.房屋建筑的大體積混凝土施工技術的探討[J].黑龍江科技信息，2017(10)：31-32.

[3] 周忠紳.高層建筑承臺大體積混凝土的施工技術探析[J].黑龍江科技信息,2017(10)：52-54.

[4] 黃艷枝,田 甜,紀曉龍,等.大體積混凝土結構施工中的技術剖析[J].住宅與房地產,2017(9)：33.

[5] 陳 虎.大體積混凝土施工質量的影響因素及控制對策[J].低碳世界,2017(9)：121-123.

[6] 陳 康.高強度大體積混凝土材料特性研究[J].民營科技,2017(3)：27-29.

[7] 楊 昊.高層建筑承臺大體積混凝土的施工技術探析[J].民營科技,2017(3)：69-72.

[8] 張 力.高層建筑大體積混凝土施工技術及質量控制[J].建材與裝飾,2017(4)：37-39.

[9] 周 維,徐 倩,馬亞航.大體積混凝土施工技術在房屋建筑中的應用分析[J].赤峰學院學報(自然科學版),2017(5):222-223.

[10] 楊 祺.高層建筑承臺大體積混凝土施工[J].中國高新區,2017(2):11-12.

Crack control technology for mass concrete structure

Wang Zengqiang Zhou Yuanyan

(ShanxiSijianGroupCo.，Ltd，Taiyuan030006,China)

This paper introduced the characteristics of mass concrete, through the analysis on production form and reasons of mass concrete cracks, from the optimization of mix ratio design, control of concrete temperature, improvement of structure design and other aspects, elaborated the main technical measures of mass concrete cracks, so as to ensure the construction quality of mass concrete.

mass concrete, crack, mix ratio, hydration heat

1009-6825(2017)21-0076-02

2017-05-18

王增強(1980- )，男，工程師; 周源(1987- )，男，碩士，助理工程師

TU528

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