建筑工程大體積混凝土溫度裂縫控制研究

王金龍 張童 王哲 逄洪懿 劉健

【摘要】隨著建筑行業的蓬勃發展，大體積混凝土的應用變得極為廣泛，但大體積混凝土易產生裂縫，嚴重影響施工質量，因此如何避免和控制大體積混凝土裂縫的產生就顯得尤為重要。本文在確定裂縫類型的基礎上，先分析裂縫產生的原因，然后從材料配合比、澆筑方法和養護條件等方面提出施工建議，進而為大體積混凝土的施工提供參考。

【關鍵詞】大體積混凝土? 裂縫? 施工方法? 混凝土養護

一、引言

近年來隨著我國建筑行業的快速發展，各種大型建筑拔地而起，雖然不同建筑地質條件的不同，其基礎結構形式也存在差異，但是大型建筑的大型構件均為大體積混凝土構件。然而對于大體積混凝土而言，施工過程中若因處理或控制不當，會導致結構產生溫度裂縫，給結構帶來隱患。因此，確保其大體積混凝土施工質量是項目土建施工最為重要的一項要求。

二、大體積混凝土結構裂縫的類型

按照其機理分析可分為收縮裂縫、溫差裂縫和安定性裂縫三種。收縮裂縫是由于混凝土逐漸散熱和硬化導致其體積收縮，當收縮應力超過混凝土極限抗拉強度時，便會在表面產生收縮裂縫。溫差裂縫是混凝土內部和外部的溫差過大產生的裂縫。安定性裂縫是由于水泥安定性不合格而引起。

三、大體積混凝土裂縫產生的原因

（1）溫度變化。在混凝土澆筑過程中，混凝土內部溫度會隨著外界溫度的變化而變化。同時混凝土體積也隨溫度的變化而變化，因此混凝土內部易產生拉應力，從而產生裂縫，影響施工質量。當外界溫度突然下降時，混凝土內外之間會形成較大的溫差，進而產生溫度變形，即產生溫度裂縫。同時，在高溫條件下，大體積混凝土散熱量較少，混凝土中的溫度通常達到60-65℃，且持續時間較長。因此，應采取溫度控制措施，防止混凝土內外溫差引起的溫度應力。

（2）水泥水化熱。在水化熱的過程中，水泥會釋放一定的熱量。由于大體積混凝土結構截面尺寸大，內部產生的熱量不易散失，因此形成較大的內外溫差，進而形成收縮應力和溫度應力。如果結構溫差較大，出現裂縫的可能性也較大。

（3）混凝土的收縮。混凝土中約80%的水需要蒸發，約20%的水用于水泥硬化。如果混凝土在收縮后仍然保持飽和狀態，它可以繼續膨脹并恢復到原來的體積。干濕交替易引起混凝土體積的變化，使混凝土內部形成強烈的收縮應力，導致混凝土開裂。

四、合理選擇混凝土的原材料

除了上述因素的影響外，混凝土的配合比也是關鍵因素之一，選擇合理的材料和配合比對于降低混凝土內部溫度具有重要的作用。

水泥是混凝土施工重要原材料材料。但水泥水化過程中放出大量的熱，為減少水泥水化熱，可以增加粉煤灰、礦粉的用量比例，也可通過降低用水量，從而減少混凝土中水泥的用量比例。對水泥進行現驗收時，除常規的水泥包裝上的代號和標號，包裝日期等進行核對外，還應檢驗是否受潮，并嚴格做好水泥運輸和儲存。

此外細骨料要按照粗粒徑多，中粒徑適中，細粒徑少的原則進行篩分。選擇粗骨料時，在保證合理的級配的基礎上減少有害雜質的含量。

五、大體積混凝土施工方法

（1）跳倉法施工。跳倉法施工的關鍵步驟如下：首先將需澆筑大體積混凝土的區域分為多個小面積工作區域，澆筑時需要依照跳棋的方式方法進行施工。即在一方澆筑區域完成澆筑后，需要跳過相鄰區域，直接對第三區域進行澆筑施工，直至達到最后區域，再對未澆筑區域依次進行澆筑。此種澆筑方式可有效避免混凝土由于內外溫差而收縮產生裂縫。雖然跳倉法效果顯著，但是也存在弊端，即當大體積混凝土澆筑面大于40㎡時，則不宜采用此方法。

（2）控制大體積混凝土溫度。養護大體積混凝土，不但要保證強度，還要保證不出現裂縫，所以需要控制溫度來保證達到這兩個要求。控制溫度主要就是降低混凝土內部溫度和澆筑溫度之差。首先，應盡量減小澆筑層厚度，以便加快混凝土散熱速度。如若混凝土厚度無法改變，且混凝土的內外溫差相對來說較大時，可以在其內部預埋設鋼管通冷水，進行水循環，以達到降低混凝土內部溫度，減小溫差的目的。其次，保溫法同樣行之有效，應采取保溫保濕養護。混凝土中心溫度與表面溫度的差值不應大于25℃，混凝土表面溫度與大氣溫度的差值不應大于20℃。養護時間不應少于14d。保溫法主要是在混凝土表面覆蓋具有保溫性能的材料形成保溫層，從而達到減緩散熱的速度，降低內外溫差的目的，進而不斷提高混凝土的強度，避免裂縫的產生。

六、大體積混凝土養護施工技術

在澆筑和振搗完大體積混凝土之后，還需要做好其養護工作。灑水養護的時間隨混凝土用料品種和添加的外加劑的不同而不同，其中采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥的混凝土，其養護時間不得少于7天。采用緩凝型外加劑或有抗滲等要求以及高強度混凝土，不少于14天。

具體的養護施工工藝技術包括內容有以下兩點：

（1）做好混凝土的抹平施工等工作。鑒于超高層建筑工程中的地基部位的混凝土非常容易因為其內部環境溫度的改變而形成比較大的內外溫度差，從而產生溫度應力，出現裂縫等質量病害。所以在澆筑完畢后要做好抹平施工等工作，且要進行3次以上。

（2）做好抹平施工工作后續的覆膜施工工作，使其可以維持較為良好的濕潤度。例如，對超高層建筑基底的底板與梁臺處利用塑料薄膜或麻袋實施覆膜工作，并要持續2周以上的時間進行養護施工的相關工作。具體做法需要結合其外部環境以及混凝土的發展強度等因素進行綜合考慮。

七、結論

本文對大體積混凝土結構的關鍵施工方法進行了論述，在提出大體積混凝土結構裂縫類型的基礎上，研究了大體積混凝土裂縫產生的原因，以及從混凝土配合比、混凝土施工方式及養護等方面多角度分析如何避免裂縫的產生，從而保證施工質量，可為大體積混凝土現場施工提供指導作用。

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基金項目：遼寧科技學院大學生創新創業訓練計劃項目（項目編號：2020

11430104）。