大體積混凝土裂縫控制措施

劉大繁

摘 要：針對大體積混凝土裂縫的定義及危害，對大體積混凝土結構裂縫控制的設計、原材料及配比、施工澆筑、以及監測和保溫養護工作進行了綜和述論述，以供技術人員在處理具體問題時參考使用。

關鍵詞：大體積混凝土；裂縫；控制措施

1 大體積混凝土的定義及危害

GB50496—2009《大體積混凝土施工規范》里規定：混凝土結構物實體最小幾何尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預計會因混凝土中膠凝材料水化熱引起的溫度變化和收縮而導致有害裂縫產生的混凝土，稱為大體積混凝土。當前工程建設中常涉及到大體積混凝土施工，如：水電工程混凝土重力壩、水運工程船閘基礎、高層建筑基礎、大跨境橋梁承臺基礎等。

大體積混凝土的特點是：混凝土體積大，實體最小尺寸大于1m，表面系數比較小，水泥水化熱釋放比較集中，內部升溫速度比較快。混凝土內外溫差較大時（超過25℃），溫度應力易超過混凝土的抗拉強度，使混凝土產生裂縫，影響結構耐久性和安全性。所以在大體積混凝土施工中應采取必要措施減少膠凝材料產生的水化熱，控制并減少結構裂縫，保證結構正常的設計使用年限。

工程技術人員在科學試驗的基礎上，采用了以防為主的溫控施工技術措施，在結構設計、混凝土原材料選擇及配合比設計、混凝土澆筑、監測及保溫養護等環節采取必要的技術措施，在大體積混凝土應用中取得了良好的實際效果。

2 設計措施

（1）大體積混凝土的強度等級宜取C20-C40，利用60d（或90d）強度作為混凝土強度評定和驗收的依據。因工程建設周期長，在保證基礎強度、滿足使用要求的前提下，利用混凝土后期強度的增長，可以減少水泥用量，降低混凝土澆筑體的溫升速度。

（2）應根據所處環境選擇合理的結構型式、構造措施和混凝土強度等級。結構型式應簡單，減少應力集中，降低基礎約束，轉角和孔洞處增設構造加強筋。

（3）當基礎設置于巖石地基上時，宜在混凝土墊層上設置滑動層。

（4）大體積混凝土配筋除滿足承載力和構造要求外，還應結合施工方法配置構造鋼筋。配筋應盡可能采用小直徑、小間距，全截面的配筋率不宜小于0.3%。

（5）筏式、箱式基礎不應設置永久變形縫（沉降縫、伸縮縫）及豎向施工縫。可設計“后澆帶”和“跳倉法”來控制施工期間的較大溫差及收縮應力。

3 原材料及配合比措施

（1）應優先采用礦渣硅酸鹽、粉煤灰硅酸鹽、復合硅酸鹽水泥或低熱硅酸鹽、低熱礦渣硅酸鹽水泥配制大體積混凝土。所用的水泥應進行水化熱測定，水泥3d的水化熱不大于240KJ/kg，7d的水化熱不大于270KJ/kg。

（2）粗集料采用潔凈、堅固、級配良好、線膨脹系數較小的5mm～31.5mm的連續級配碎石，含泥量不大于1.0%；細集料選用細度模數不低于2.3的中砂砂，含泥量小于3.0%。

（3）摻合料及外加劑的使用。施工中常用的摻合料主要是粉煤灰，可以提高混凝土的和易性，極大改善混凝土工作性能，同時替代部分水泥，降低水化熱。粉煤灰摻加量不宜超過水泥用量的40%。外加劑應選用緩凝高效減水劑并有適當的補償收縮性。混凝土中摻入水泥重量1.0%左右的緩凝高效減水劑，工作性能有明顯的改善，控制拌和用水量（減少20%～30%拌和用水）；減水劑中的緩凝成分推遲混凝土凝結時間，延緩水泥水化熱絕對溫升。

（4）采用60d（或90d）強度作為混凝土配合比的設計依據，配合比試拌時應對水化熱、泌水率、含氣量等控制裂縫的技術參數進行反復試驗，采用經濟適用的配合比。水膠比不應大于0.55，水泥用量不宜超過360kg/m3，混凝土拌合物的坍落度不低于160mm，含氣量為2%～4%，泌水率應小于10L/m3。

4 施工控制措施

（1）大體積混凝土的模板和支架系統應按國家標準進行強度、剛度、穩定性驗算，還應結合大體積混凝土的養護方法進行保溫構造設計。模板和支架系統在安裝、使用或拆除過程中，必須采取防傾覆的臨時固定措施。

（2）大體積混凝土的拌制及運輸必須滿足連續澆筑、降低混凝土入模溫度的要求，并符合下列規定：①炎熱季節澆筑大體積混凝土時，混凝土拌和站應對粗、細集料采取遮陽、沖洗降溫措施；拌合用水采用地下水或加入冰塊降溫的措施；②冬季施工，嚴格控制混凝土出罐溫度不低于10℃，入模溫度不低于5℃；③采用泵送混凝土施工時，混凝土的供應能力不低于單位時間使用量的1.2倍。

（3）混凝土的澆筑溫度系指混凝土振搗后，位于混凝土上表面50-100mm 深處以下的溫度。澆筑溫度應不低于5℃，不高于30℃。混凝土澆筑溫度的測試不少于2次/臺班。

（4）大體積混凝土的澆筑方法可用分層連續澆筑或推移式連續澆筑，不得留施工縫，并應符合以下規定：①混凝土的澆筑厚度應根據振搗器的作用深度及混凝土的和易性確定，整體連續澆筑時為300mm～500mm；②整體分層連續澆筑或推移式連續澆筑，盡量縮短間歇時間，必須在前層混凝土初凝之前，將上層混凝土澆筑完畢。層間間隔時間超過混凝土的初凝時間，應按施工縫處理；③混凝土澆筑應從低處開始。沿長邊方向自一端向另一端進行；④在混凝土澆筑過程中，為防止冷縫產生，上層混凝土振搗應在下層混凝土初凝前完成，且振搗棒插人下層50mm。振搗要采取快插慢拔的原則，振搗時間不宜過長，控制在表面出浮漿且不再下沉為止。⑤混凝土應采用二次振搗工藝，盡量多排除混凝土中的空氣，使振搗密實。

（4）大體積混凝土施工采取分層間歇澆筑混凝土時，水平施工縫的處理應符合下列規定：①清除澆筑表面的浮漿、軟弱混凝土層及松動的石子，露出均勻粗骨料；②在上層混凝土澆筑前，應用壓力水沖洗混凝土表面的污物，充分濕潤，但不得有積水；③低流動度混凝土澆筑前，應對下層混凝土采取接漿措施。

（5）大體積混凝土施工可采取在混凝土內部設置冷卻水管的降溫措施。澆筑前應進行壓水試驗，以防管道系統漏水。現場實測溫度，通過冷卻水管的水流循環，吸收混凝土內部熱量，達到降溫的效果。

（6）經設計許可，大體積少筋混凝土可采用片石混凝土，片石摻量不超過25%。應選用潔凈、堅硬、密實、耐久好的石料，片石抗壓強度等級不應低于混凝土強度等級的1.5倍且不低于混凝土強度等級。

（7）大體積混凝土采用后澆帶時，后澆帶的封閉時間不得少于14d。澆筑時結合處的混凝土應鑿毛并充分濕潤，使用高一個強度等級的微膨脹混凝土。后澆帶的保濕養護時間不少于14d。

（8）在混凝土澆筑過程中，及時清除混凝土表面的泌水。泵送混凝土的水灰比較大，泌水現象較嚴重，表層混凝土會應水灰比過大影響強度，表面易出現麻面、裂紋等缺陷。臨近初凝前，應再次收面，使表面收縮裂縫閉合，然后覆蓋養護。

5 監測及保溫養護控制措施

根據現行規范要求，大體積混凝土的溫控指標：①在入模溫度基礎上的溫升不大于50℃；②里表溫差不大于25℃；③降溫速度不大于2.0℃/d；④表面溫度和大氣溫差不大于20℃。為了達到這些技術要求，混凝土澆筑完成后需進行科學、細致的保溫養護工作。保溫養護是大體積混凝土施工的重要環節，主要目的是降低大體積混凝土塊體的內外溫差；其次是延緩大體積混凝土塊體的降溫速度，提高混凝土的抗裂能力，達到防止或控制溫度裂縫的目的。

（1）大體積混凝土施工中應監測混凝土澆筑溫度、內部溫度、環境溫度、冷卻水溫度等參數，同時監控內表溫差和降溫速度，及時調整和優化溫控措施。

（2）專人負責保溫養護工作，同時做好溫度測試工作；升溫期間的環境溫度、冷卻水溫和內部溫度應每2h～4h監測一次；降溫期間每天監測2-4次。

（3）草袋、土工布、塑料薄膜可作為保溫材料覆蓋混凝土和模板，必要時可搭設擋風保溫棚或遮陽降溫棚。保溫材料應覆蓋嚴密，接縫處重疊覆蓋不少于300mm，邊角處采取加強保溫措施。

（4）在保溫養護過程中，應采取覆蓋保濕養護或混凝土表面噴灑養護劑的措施，保持混凝土表面濕潤。保溫養護的持續時間，應根據實測溫度及溫差確定，但不得少于14d，保溫覆蓋層的拆除應分層逐步進行。

（5）標高位于原地面以下的部位，脫模后應及時回填土；原地面以上的部位應及時覆蓋，不宜長期暴露在自然環境中。

6 結束語

大體積混凝土工程建設中應用日益廣泛。在實際工程中只要嚴格按照設計文件和有關施工規范嚴格施工，可以減少大體積混凝土裂縫產生，保證混凝土質量。在科學技術日新月異的今天，我們仍需對新材料、新方法、新工藝進行認真研究、反復試驗，力求找到更多、更科學的方法，降低工程成本并保證大體積混凝土結構的安全。

參考文獻：

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