大体积混凝土裂缝控制

李鸿奇

摘 要：在大体积混凝土施工过程中，裂缝产生是比较普遍现象，往往是水泥水化热引起。所以这也是技术人员一直以来普遍关心和共同研究的问题。大体积混凝土温度场温度变化和温度应力变化呈现出明显的规律性，如果利用这样的规律，就可以提出裂缝控制一系列方案，无疑是保证现场施工质量，这是利国利民的大事。

关键词：大体积混凝土；裂缝；温度变化；温度应力

1 降低混凝土水化热温升

1.1 水泥选择。只要能够满足混凝土设计要求，我们应该采用低水化热水泥。目前的水泥的水化热差异普遍较大。众所周知，铝酸三钙（C3A）与硅酸三钙（C3S）含量高的，水化热化也高；混合材掺量多的水泥水化热较低。在工程中，大体积混凝土如果采用水化热高的硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥是不妥的，应使用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥，更不可以采用早强型水泥。

1.2 降低水泥使用量。我们找到了主要原因就是混凝土发生温度变化。我们除采用水化热低的水泥外，要减少温度变形，还应千方百计地降低水泥用量。

1.3 精心设计、调整混凝土的骨料粒径和级配。如尽可能采用大的骨料最大粒径。最大粒径越大，骨料的空隙率和表面积越小，混凝土的水泥浆及水泥用量就越小。

1.4 掺20～25%粉煤灰。粉煤灰的水化热远小于水泥，7天约为水泥的1/3，28天约为水泥的1/2。掺加粉煤灰减小水泥用量可有效降低水化热约15%（掺水泥量的15%）大体积混凝土的强度通常要求较低，允许掺较多的粉煤灰。另外，优质粉煤灰的需水性小，有减水作用，可降低混凝土的单位用水量和水泥用量；还可减小混凝土的自生体积收缩，有的还略有膨胀，有利于防裂。掺粉煤灰还能抑制碱一一骨料反应并防止因此产生的裂缝。

1.5 掺加GCLI-3改性木钙减水剂。掺量为0.2～0.4%，约减水泥用量15%。掺减水剂可有效地降低混凝土的单位用水量，从而降低水泥用量。缓凝型减水剂还有抑制水泥水化作用，可降低水化温升，有利于防裂。还可延迟水化热释放速度，热峰也有所降低。这种减水剂可以缓凝，在大体积混凝土中可以避免冷接缝，提高工作性及流动性，有利于泵送。对收缩及抗拉强度几乎没有什么影响，宜推广采用。

1.6 降低骨料温度及混凝土入仓温度。（1）提高骨料堆放高度，并在料仓和混凝土运输车辆上搭设防阳棚。骨料高堆料可减少昼夜气温温差影响，堆内骨料温度接近月平均温度。堆料高度7～9m，时间2个月以上。（2）袋装水泥库房加强通风，尽量降低库房温度。（3）混凝土入仓温度尽量控制在28℃左右。

2 合理分层分块浇筑

该方法是将基础混凝土分缝、分块、分期浇筑。混凝土坝的体积异常庞大，施工中必须用纵横接缝把坝体分割成许多块体，并以水平缝将每一坝块分成许多浇筑层。分缝分块有两方面的目的：一是为了便于施工，将庞大的坝体逐块逐层地进行浇筑；同时为了防止裂缝，减小基础块的尺寸，增加散热面，从而降低施工期间的温度应力，以减小产生裂缝的可能性。施工时混凝土先从底层开始浇筑，进行至一定距离后浇筑其他各层。

3 采用混凝土面层保温措施

在基础底板、迎水面混凝土等温控要求严格的部位，模板拆除后即贴泡沫板，减少混凝土内外温差，保温时间不少于28天。在大体积混凝土工程实践中，目前对于水平面的保温还不够重视。一般只认为在冬季进行表面保温，可以防止混凝土受冻，而在其他季节就没有保温的必要。事实上，如果混凝土水平面直接暴露于大气中，气温的变化将引起混凝土表面温度的变化。在这样情况下，混凝土表面的温度变形的约束系数可视为1.00，外界气温的变化是短时间的，因此混凝土材料的徐变变形难以充分发挥。根据混凝土早期极限拉伸变形值推算，只要混凝土表面温度骤降5～7℃，就可能引起裂缝。采用保温法控制温度的基本原理是利用混凝土的初始温度加上水泥水化热的温升，在缓慢的散热过程中（通过人为控制），使混凝土获得必要的强度。

4 合理组织施工

在施工过程中精心安排混凝土施工时间，在高温季节施工时，混凝土浇筑时间尽量安排在16时至翌日上午10时前进行，以减少混凝土温度回升。新旧混凝土浇筑间隔时间为5～7天，相邻浇筑坝块高差控制在8m以内。

5 混凝土结构裂缝的限制与修补

尽管对大体积混凝土结构采取各种各样的防裂措施，但是工程实践证明，由于各种复杂因素的影响，在混凝土浇筑不久或在施工期间就会出现裂缝。比如，美国陆军工程师团建设的德沃歇克重力坝，混凝土出机温度为7℃，蓄水后仍然产生了严重的顺流向劈头裂缝。为提高混凝土结构的整体性、稳定性和使用寿命应对裂缝进行控制和加固修补，根据裂缝产生的具体成因、裂缝的稳定性和工程实际的需要，采取一定的措施对已形成的裂缝进行限制，消除诱发裂缝的因素，防止裂缝的进一步发展。对于要求严格的工程则必须对裂缝进行补强加固。正在施工中出现的裂缝，一般沿裂缝走向铺设钢筋或钢丝网，并应对混凝土结构加强表面保温和养护，对于出现在老混凝土上的深层裂缝应根据建筑物的重要性、结构形式、裂缝出现的部位、裂缝发生的原因、裂缝的性质、裂缝的宽度，以及结构的受力情况，合理地选择修补材料和方法。裂缝的一般修补方法有：

5.1 表面修补法。主要用于对承载能力无影响的表面裂缝，大面积细裂缝以及防渗补漏的处理。主要有表面涂抹水泥砂浆、表面涂抹环氧胶泥、环氧粘贴玻璃法、表面凿槽嵌补法和表面贴条法等。

5.2 内部修补法。主要用于对结构整体性有影响及有防水、防渗要求的深层裂缝及内部缺陷的修补。其最有效的方法是灌浆法。用压力设备将浆材压入构件的裂缝及内部缺陷，充填其空隙，浆材凝结硬化后，其补强加固、防渗堵漏，并恢复结构整体性作用，包括水泥灌浆和化学灌浆。

5.3 结构加固法。主要用于提高结构的承载力，限制裂缝的发展或将裂缝封闭。包括外包（钢筋）混凝土或钢加固，粘胶、铆接、焊接等外贴加固补强，预应力锚固，喷浆及喷射混凝土等结构加固。当大体积混凝土结构出现裂缝后，会削弱混凝土的强度，危及结构的整体稳定性，此时不但要进行裂缝的修补，而且还要对结构补强加固。常用的补强加固方法有锚贴钢板法、预应力法、增强断面法、增设杆件法、粘贴玻璃钢法、喷射混凝土法和锚杆锚固法等。

6 结论

大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝，是其内部矛盾发展的结果。一方面是混凝土由于内外温差而产生应力和应变，另一方面是结构物的外部约束和混凝土各质点间的约束，应阻止这种应变。一旦温度应力超过混凝土能承受的抗拉强度时，即会出现裂缝。这种裂缝一般虽不会影响结构的强度（裂缝宽度应在允许范围内），但却对结构的耐久性有所影响，因此必须予以重视和加以控制。

参考文献

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