1、浅谈大体积混凝土施工的裂缝与控制【摘要】指出大体积混凝土裂缝的原因，从材料选用、混凝土配制、施工浇筑及养护等各个施工环节来控制温度裂缝产生的措施。 【关键词】大体积混凝土；裂缝；控制 中图分类号：TU37 文献标识码： A 引言 随着我国经济的快速发展，掀起建设的高潮，混凝土构件在现代工程建设中占有重要地位。但是，混凝土的裂缝也较为普遍，大体积混凝土开裂可以说是“常发病”和“多发病” ，经常困扰着工程技术人员。我们遇到的主要是施工中的温度裂缝。本文从裂缝产生的原因、材料选用、配制、施工浇筑与养护等各个施工环节来控制大体积混凝土的温度裂缝。一、裂缝产生的主要原因 混凝土中产生裂缝有多种原因，主要
2、是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格（如碱骨料反应） ，模板变形，基础不均匀沉降等。 （一）水泥水化热影响 水泥在水化过程中产生了大量的热量，因而使混凝土内部的温度升高，当混凝土内部与表面温差过大时，就会产生温度应力和温度变形。温度应力与温差成正比，温差越大，温度应力越大，当温度应力超过混凝土内外的约束力时，就会产生裂缝。混凝土内部的温度与混凝土的厚度及水泥用量有关，混凝土越厚，水泥用量越大，内部温度越高。 （二）外界气温变化的影响 大体积混凝土在施工阶段，常受外界气温的影响。混凝土内部温度是由水泥水化热引起的绝热温度、浇筑温度和散热温度三者的叠加。当气温下
3、降，特别是气温骤降，会大大增加外层混凝土与混凝土内部的温度梯度，产生温差和温度应力，使混凝土产生裂缝。 （三）混凝土的收缩变形 混凝土中的 80%水分要蒸发，约 20%的水分是水泥硬化所必需的。而最初失去的 30%自由水分几乎不引起收缩，随着混凝土的陆续干燥而使20%的吸附水逸出，就会出现干燥收缩，而表面干燥收缩快，中心干燥收缩慢。由于表面的干缩受到中心部位混凝土的约束，因而在表面产生拉应力而出现裂缝。在设计上，混凝土表层布设抗裂钢筋网片，可有效地防止混凝土收缩时产生干裂。 二、裂缝质量控制主要措施 防止混凝土非沉陷裂缝的关键是混凝土浇筑过程中温度和混凝土内外部温差控制（温度控制） 。温度控制
4、就是对混凝土的浇筑温度和混凝土内部的最高温度进行人为的控制。施工前应进行热工计算，施工措施应符合国家标准大体积混凝土施工规范(GB50496-2009)的有关规定。 （一）浇筑前的准备工作 影响混凝土裂缝，主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺（特别是养护条件）等。 1材料选择 现在大部分工程的混凝土构件都是采用商品混凝土浇筑。对商品混凝土主要材料要求如下： 1.1 水泥 大体积混凝土因其水泥水化热的大量积聚不易散发，在混凝土内部温度过高，与混凝土表面产生较大的温度差，便混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。选用水化热较低的 32.5 号矿渣硅酸盐水泥，其早期的水化与同
5、龄期的普通硅酸盐水泥相比，3d 的水化热约低 30%。 1.2 粗骨料 严格控制集料的级配及其含泥量。如果含泥量大的话，不仅会增加混凝土的收缩，而且会引起混凝土抗拉强度的降低，对混凝土抗裂不利。采用碎石，粒径 525 毫米，含泥量不大于 1%.选用粒径较大、级配良好的石子配制的混凝土，和易性较好，抗压强度较高，同时可以减少用水量及水泥用量，从而使水泥水化热减少，降低混凝土温升。 1.3 细骨料 采用级配良好的中砂为宜，通过试验证明，采用细度模数 2.8 的中砂比采用细度模数 2.3 的中砂，可减少用水量 20-25kg/m3，可降低水泥用量 28-35kg/m3，因而降低了水泥水化热，控制混凝
6、土温度升高和收缩，选用合理砂率对混凝土的可泵性是有所提高的。 1.4 粉煤灰 由于混凝土的浇筑方式为泵送，为了改善混凝土的和易性便于泵送，考虑掺加适量的粉煤灰。按照规范要求，采用矿渣硅酸盐水泥拌制大体积粉煤灰混凝土时，其粉煤灰取代水泥的最大限量为 25%。粉煤灰对水化热、改善混凝土和易性有利，但掺如粉煤灰的混凝土早期极限抗拉值均有所降低，对混凝土抗渗抗裂不利，因此粉煤灰的掺量控制在 10%以内，采用外掺法，即不减少配合比中的水泥用量。按配合比要求计算出每立方米混凝土所掺加粉煤灰量。 1.5 外加剂 选用合适的缓凝、减水等外加剂，以改善混凝土的性能。加人外加剂后，可延长混凝土的凝结时间。粉煤灰采
7、用外掺法时仅在砂料中扣除同体积的砂量。另外应考虑到水泥的供应情况，以满足施工的要求。每立方米混凝土 2 公斤减水剂可降低水化热峰值，对混凝土收缩有补偿功能，可提高混凝土的抗裂性。 2 混凝土配合比 2.1 混凝土采用搅拌站供应的商品混凝土，要求混凝土搅拌站提前做好混凝土试配。 2.2 混凝土配合比应提高试配等级确定。按照国家现行混凝土结构工程施工及验收规范 （GB50204-2010 年修订版） 、 普通混凝土配合比设计规程 （JGJ55-2011）等规范中的有关技术要求进行设计。 2.3 控制好混凝土坍落度，不宜过大，一般在 12020mm 即可。 （二）浇筑与振捣措施 采取分层浇筑混凝土，
8、利用浇筑面散热，以大大减少施工中出现裂缝的可能性。选择浇筑方案时，除应满足每一处混凝土在初凝以前就被上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外，还应考虑结构大小、钢筋疏密、预埋管道和地脚螺栓的留设、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响，常采用的方法有以下几种： 1.全面分层：即在第一层全面浇筑完毕后，再回头浇筑第二层，此时应使第一层混凝土还未初凝，如此逐层连续浇筑，直至完工为止。采用这种方案，适用于结构的平面尺寸不宜太大，施工时从短边开始，沿长边推进比较合适。必要时可分成两段，从中间向两端或从两端向中间同时进行浇筑。 2.分段分层：混凝土浇筑时，先从底层开始，浇筑至一定距离后浇筑第二层，如此依次向前浇筑其
9、他各层。由于总的层数较多 ，所以浇筑到顶后，第一层末端的混凝土还未初凝，又可以从第二段依次分层浇筑。这种方案：适用于单位时间内要求供应的混凝土较少，结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。 3.斜面分层：要求斜面的坡度不大于 13，适用于结构的长度大大超过厚度 3 倍的情况。混凝土从浇筑层下端开始，逐渐上移。混凝土的振捣也要适应斜面分层浇筑工艺，一般在每个斜面层的上、下各布置一道振动器。上面的一道布置在混凝土卸料处，保证上部混凝土的捣实。下面一道振动器布置在近坡脚处，确保下部混凝土密实。随着混凝土浇筑的向前推进，振动器也相应跟上。 （三）养护措施 大体积混凝土养护的目的在于保持适宜的温度和湿度
10、，以达到两个方面的效果，一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩。一方面使水泥水化作用顺利进行，以期达到设计的强度和抗裂能力。 混凝土养护阶段的温度控制措施： 1.混凝土的中心温度与表面温度之间、混凝土表面温度与室外最低气温之间的差值均应小于 20；当结构混凝土具有足够的抗裂能力时，不大于 2530。 2.混凝土拆模时，混凝土的表面温度与中心温度之间、表面温度与外界气温之间的温差不超过 20。 3.采用内部降温法来降低混凝土内外温差。内部降温法是在混凝土内部预埋水管，通入冷却水，降低混凝土内部最高温度。冷却在混凝土刚浇筑完时就开始进行。还有常见的投毛石法，也可以有效控制混
11、凝土开裂。 4.保温法是在结构外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料（如草袋、锯木、湿砂等） ，在缓慢的散热过程中，保持制混凝土的内外温差小于 20。根据工程的具体情况，尽可能延长养护时间，拆模后立即回填或再覆盖保护，同时预防近期骤冷气候影响，防止混凝土早期和中期裂缝。 适宜的温度、湿度条件是相互关联的。混凝土的保温措施常常也有保湿的效果。 从理论上分析，新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求。但由于蒸发等原因常引起水分损失，从而推迟或防碍水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期，在施工中应切实重视起来。 三、结束语 当前，基础建设正面临发展的良好时机，工程项目多、任务重、工期紧，对保证质量提出了更高的要求。裂缝控制应以合理的结构设计为基础，具体的施工从合理选才入手，加以事先裂缝成因分析并采取适当的裂缝控制措施，全方位、多层次地进行裂缝控制，才能做到真正意义上的裂缝控制。
