大體積混凝土裂縫成因及預防施工技術

賈偉

摘 要：目前，大體積混凝土結構裂縫控制已經成為建設項目建設和使用過程中不可忽視的問題之一，對此，文章針對裂縫形成的具體原因，詳細探討了大體積混凝土在施工抗裂過程中應采取的相應控制技術措施，以預防和減少大體積混凝土裂縫的產生。

關鍵詞：混凝土裂縫；環境溫度；收縮變形；施工養護

1 大體積混凝土裂縫形成的主要原因

大體積混凝土施工階段所產生的溫度裂縫，是由于混凝土散熱性較差導致的結果。混凝土存在內外溫差則導致產生溫度應力，一旦溫度應力超過混凝土能承受的抗拉強度時，就會出現裂縫，下面分析裂縫產生的主要原因。

1.1 水泥水化熱

水泥的水化熱是大體積混凝土裂縫產生的根本原因。水泥在硬化過程中不可避免的要產生水化熱。水化熱可使大體積混凝土內部的溫度達到 60 ～ 80℃，尤其在夏天，體積特別厚大的混凝土，溫度可能會更高。大量的熱量聚集在內部不易散發出來，從而導致混凝土內部升溫過快，最高溫度出現在混凝土澆筑后的3～5d內，而此時混凝土表面溫度為室外環境溫度。當混凝土內外溫差超過 25℃時，因溫度應力導致混凝土自身膨脹，可能產生裂縫。又由于混凝土的導熱性能較差，澆注初期混凝土的強度和彈性模量都很低，對水化熱引起的急劇溫升約束不大。

1.2 環境溫度變化的影響

大體積混凝土在施工階段，環境溫度的變化是常見的。混凝土內部的溫度是由澆筑的溫度、水泥的水化熱、結構散熱溫度等決定的。宿遷地區氣溫日較差在 10 ～ 20℃之間，年較差可達 30℃以上，使得混凝土的降溫收縮值比較大。再加上存在外約束使其不能自由變形，因而產生溫度應力也愈大。同時，在高溫條件下，大體積混凝土不易散熱，這對大體積混凝土極為不利，在這種情況下，應采取合理的溫度控制措施，以防止混凝土內外溫差引起的過大溫度應力造成混凝土因抗拉強度不足而產生的裂縫。

1.3 混凝土收縮變形的影響

混凝土收縮裂縫產生的內因，是由混凝土材料的特性所決定的，由于混凝土具有泌水性和骨料沉降性。外因是施工過程中由于施工方法、措施不當所造成的。在混凝土硬化之前，處于塑性狀態，硬化初期主要是由于水泥產生的體積收縮引起的。混凝土中大部分的水分要蒸發，有少部分水分是水泥水化所需要的，多余水分的蒸發，會引起混凝土的收縮變形。水泥水化時產生的體積變形，稱之為 “自身體積變形”。這種收縮變形若受到約束力的影響，即可引起混凝土的開裂，并隨著齡期的增加而發展。

2 大體積混凝土施工中采取的抗裂措施

大體積混凝土在施工過程中，若不采取必要的措施，更易導致裂縫的出現，將嚴重破壞混凝土結構的強度和耐久性。為防止大體積混凝土產生裂縫，可采取以下措施：

2.1 優化配合比

2.1.1 選擇適宜的水泥品種

水化熱大的水泥對大體積混凝土極為不利，因此施工中應選擇水化熱較低的水泥品種，這樣則可降低水泥熟料中水化速度快、水化放熱量大的組分 C3S 和 C3A 的含量，降低水泥早期的水化放熱量，從而降低混凝土的溫升。粉煤灰硅酸鹽水泥特別適合大體積混凝土。

2.1.2 摻加摻合料和外加劑

在大體積混凝土配合比設計時，既要保證混凝土硬化后的強度，又要大幅度降低水化熱，使其具有良好的工作性的同時，又要考慮降低水泥和水的用量。因此，摻加適量的粉煤灰，即可改善混凝土拌合物的工作性，同時又可代替部分水泥用量，但需通過試驗確定粉煤灰的最佳摻量。

2.2 完善施工措施

2.2.1 控制出模溫度和澆筑溫度

為了降低混凝土的內部溫度，減小混凝土的內外溫差，必須控制出機溫度和澆筑溫度。在炎熱季節或高溫條件下進行施工時，應將砂、石骨料等原材料堆放在有遮陽棚的料倉里，以減少陽光的輻射，對骨料和水泥進行拌合時，應適當加入冷水；混凝土車出場前，噴淋車滾筒表面，防止太陽直曬造成混凝土溫度上升；為了控制澆筑溫度，應盡量避開高溫時段澆筑，如 11：00 ～ 19：00 時段，適當放慢混凝土的攪拌速度，以避免在氣溫偏高時段大量澆筑混凝土。用濕麻包包裹泵送管道，以降低泵送過程中的溫度，使混凝土澆筑溫度不超過 28℃。重要部位安排在低溫季節、低溫時段澆筑。

2.2.2 預埋冷水管降低混凝土內部溫度

施工時還可采用埋設冷卻水管通水的措施控制大體積混凝土內部溫度。可選擇結構物周圍的地下水作為冷水源，通過排管內的循環水最大限度帶走混凝土內部的部分熱量，降低混凝土的溫升峰值，使混凝土澆筑體的里表溫差不大于 25℃，且降溫速率不宜大于 2.0℃ /d。

2.2.3 采用分層施工

大體積混凝土應采用分層澆筑，每一次澆筑的混凝土不可過高、過厚，以利于混凝土散熱，分層厚度控制在 300m m左右，有效控制混凝土溫度均勻上升。即應采用“分層澆筑、薄層澆筑、循序漸進、一次到位”的方法澆筑，做到第一層全面澆筑完畢后，在第一層混凝土還未初凝時且中間留一些時間釋放熱量后，再開始澆筑第二層，如此逐層澆筑，直至澆筑完成。大體積混凝土分段澆筑完畢后，采用二次抹壓工藝，即用木抹子抹面，排除混凝土上表面的泌水和浮漿，在初凝前用鐵滾筒碾壓數遍，然后用鐵抹子壓實收光，避免水分過快散失出現干縮裂紋。

2.2.4 混凝土養護的方法及要點

水是保證水泥充分水化，促進混凝土強度正常發展的必要前提，混凝土澆筑完畢后，在規定的時間內，必須保證適當的溫度和足夠的濕度。否則，容易引起干縮裂縫等缺陷，嚴重降低混凝土的強度和耐久性。

大體積混凝土澆筑完畢后，為了防止因混凝土表面水分散失而引起干縮裂縫，在其表面覆蓋一層薄膜、二層草袋，四周鋼模外覆蓋一層薄膜、一層草袋，進行保溫保濕，設專人養護，每 2h 澆水一次，淋濕草袋即可。

3 結束語

引起大體積混凝土裂縫的因素很多。為了控制裂縫，應嚴格控制溫升、降溫速率，并結合實際情況，采取合理的養護措施，總結經驗，科學組織施工，就可有效的減少或防止混凝土有害裂縫的產生。工程實踐表明，在大體積混凝土施工中采取二次抹壓工藝及內散外蓄的技術措施，對控制大體積混凝土裂縫效果明顯。