淺論大體積混凝土裂縫控制

李庭慧

摘 要 大體積混凝土在工程中應用廣泛，因水泥水化熱、外界溫度變化、混凝土導熱性與收縮等，易產生較大的溫度應力和變形，形成有害裂縫，對混凝土結構造成一定危害，影響結構安全與使用。本文從大體積混凝土設計、材料選用、施工、養護方面對裂縫控制進行了探討，主動控制，做到防患于未然。

關鍵詞 大體積混凝土;裂縫;控制

當今社會發展日新月異，大型建設工程中所使用的大體積混凝土越來越多，容易因水泥水化熱等原因產生裂縫，如控制不好，會使混凝土結構發生變形，嚴重時會破壞整個結構?？刂拼篌w積混凝土裂縫應從配合比設計、材料選用、施工和養護階段進行預防與控制，防止裂縫危害。

1大體積混凝土裂縫產生的主要原因

（1）水泥在水化過程中釋放熱量形成水化熱，大體積混凝土截面大，水泥用量大，水化熱量多，會產生較大的溫度變化，形成的溫度應力產生裂縫。該裂縫分為兩種：

①大體積混凝土澆筑初期，水泥水化產生大量水化熱，溫度很快上升。混凝土表面自然散熱快，溫度上升較少;而混凝土內部由于散熱差，溫度上升高，內外形成溫度梯度差，形成內外約束，使表面產生裂縫。 ②大體積混凝土澆筑后數日，水泥水化熱基本上已釋放，大體積混凝土從最高溫逐漸降溫，降溫的結果引起大體積混凝土收縮，從約束面開始向上開裂形成溫度裂縫。如果該溫度應力足夠大，嚴重時可以產生貫穿裂縫。

（2）大體積混凝土的導熱性能較差，澆筑初期，混凝土的彈性模量和強度都很低，對水化熱急劇溫升引起的變形約束不大，溫度應力較小。隨著混凝土齡期的增長，彈性模量和強度相應提高，對混凝土降溫收縮變形的約束愈來愈強，產生很大的溫度應力，當大體積混凝土的抗拉強度不足以抵抗該溫度應力時，便開始產生溫度裂縫。

（3）外界氣溫的變化會造成大體積混凝土開裂。氣溫驟降，大大增加了混凝土內外層溫差。溫差愈大，溫度應力也愈大，會使混凝土產生不同的裂縫。

（4）混凝土收縮的主要原因是內部多余水分蒸發引起混凝土收縮?；炷林屑s20%的水分是水泥硬化所必需的，另約80%的水分要蒸發。如果混凝土收縮后，再處于水飽和狀態，還可以恢復膨脹并幾乎達到原有的體積。干濕交替會引起混凝土體積的交替變化而引起開裂[1]。

2大體積混凝土裂縫的控制

2.1 結構設計階段裂縫控制

（1）增配構造鋼筋提高抗裂性能。配筋應采用小直徑、小間距。全截面的配筋率應在0.3%～0.5%之間。

（2）避免結構突變產生應力集中，在易產生應力集中的薄弱環節采取加強措施。

（3）在易裂的邊緣部位設置暗梁，提高該部位的配筋率，提高混凝土的極限拉伸能力。

2.2 材料準備階段裂縫控制

（1）精心設計配合比。結合當地天氣和工程實際，合理研配混凝土配合比。采用“三低（低砂率、低坍落度、低水膠比）二摻（摻高效減水劑和高性能引氣劑）一高（高粉煤灰摻量）”的設計準則，精心設計并生產出高強、高韌性、中彈、低熱和高極拉值的抗裂混凝土。

（2）原材料的選用。嚴格執行混凝土原材料質量和技術標準，優選混凝土各種原材料，控制混凝土的水灰比，減少混凝土的坍落度，合理摻加塑化劑和減水劑。

①水泥：盡量選用水化熱低、凝結時間長的水泥，優先采用中熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥等。②砂石：粗骨料宜采用連續級配，細骨料宜采用中砂。粗細骨料的含泥量應盡量減少（1～1.5%以下）。應選擇線膨脹系數小、巖石彈模較低、表面清潔無弱包裹層、級配良好的骨料。③水：自來水（飲用水），氣溫高時宜在水中加冰塊。④外加劑：宜采用緩凝劑、減水劑、膨脹劑;摻和料宜采用粉煤灰、礦渣粉等。摻膨脹劑的補償收縮可以防止或大大減輕混凝土開裂[2]。

2.3 施工階段裂縫控制

（1）大體積混凝土澆筑常采用以下幾種方法。①全面分層。在第一層全部澆筑完畢后，澆筑第二層，第二層要在第一層砼凝結之前，全部澆筑振搗完畢，如此逐層進行連續澆筑，這種分層方法適用于平面尺寸不大的結構。②分段分層。混凝土從底層開始澆筑，進行到一定距離后，就回頭澆筑第二層，如此向前呈階梯形推進，這種分層法適用于厚度不大而面積和長度較大的結構。 ③斜面分層。即振搗工作從澆筑層斜面的下端開始逐漸上移，要求斜面的坡度不大于1/3，適用于長度超過厚度3倍的結構。

（2）大體積混凝土施工過程控制。①加強混凝土的澆灌振搗，提高密實度。采用兩次振搗技術，改善混凝土強度，提高抗裂性。在高溫天氣澆筑時，宜設置簡易遮陽裝置。②按照石、水泥、砂、外加劑的次序投料，控制攪拌時間不少于120s。③根據具體工程特點，采用UEA補償收縮混凝土技術。④采取澆筑混凝土后的收頭處理措施、混凝土表面貯水蓄熱保溫保濕養護等措施以及測溫控制。⑤根據工程特點，充分利用混凝土后期強度，可以減少用水量，減少水化熱和收縮。⑥加強施工過程管理，避免趕進度、偷工減料、工人素質差、施工馬虎等人為因素造成裂縫。

2.4 大體積混凝土養護階段裂縫控制

在養護階段對混凝土的澆筑溫度及其內部的最高溫度進行人為的控制。養護階段的溫度控制應遵循以下幾點：

（1）混凝土的中心溫度與表面溫度之間、混凝土表面溫度與室外最低氣溫之間的差值均應小于20℃;當結構混凝土具有足夠的抗裂能力時，不大于25～30℃。

（2）混凝土盡可能晚拆模，拆模后混凝土表面溫度不應下降15℃以上。拆模時混凝土的溫差不超過20℃。其溫差應包括表面溫度、中心溫度和外界氣溫之間的溫差。

（3）采用內部降溫法來降低混凝土內外溫差。內部降溫法是在混凝土內部預埋水管，通入冷卻循環水，降低混凝土內部最高溫度，進行人工導熱。冷卻在混凝土剛澆筑完時就開始進行。

（4）結構物外露的混凝土表面以及模板外側覆蓋保溫材料（如草袋、鋸木、濕砂等），在緩慢散熱過程中，使混凝土獲得必要的強度，以控制混凝土的內外溫差小于20℃。

（5）混凝土表層布設抗裂鋼筋網片，防止混凝土收縮時產生干裂[3]。

3結束語

總之掌握大體積混凝土裂縫產生的原因和控制措施，根據工程實際采取適宜的措施，將有效地控制裂縫的形成，確保工程質量，使建筑物更好地為人類生產生活服務。

參考文獻

[1] GB 50204-2002.混凝土結構工程施工質量驗收規范[S].北京：中國標準出版社，2002.

[2] GB 50010-2002.混凝土結構設計規范[S].北京：中國標準出版社，2002.

[3] 楊紅霞，鄭光明.混凝土溫度收縮裂縫的產生機理及對策[J].延安大學學報：自然科學版，2004，（2）：48-49.