大体积混凝土裂缝控制技术要点研究

赵志业

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摘要：近年来，随着建筑高度越来越高，高层建筑底板厚度越来越厚，大体积混凝土底板由于度应力产生裂缝在工程实践中屡见不鲜，所以加强大体积混凝土的质量控制尤为重要。本文在此从大体积混凝土裂缝的成因出发，从几个不同的角度对大体积混凝土裂缝控制做了详细的研究。

一、大体积混凝土的施工特点及裂缝产生的原因分析

大体积混凝土结构厚度大，体积大，钢筋密集，混凝土浇筑量大，结构整体性要求高，一般不允许留置施工缝，要求整体浇筑。

由于大体积混凝土结构断面较厚，表面系数较小，混凝土在凝结过程中水泥水化释放的热量聚集在结构内部不易散发出去，以致于混凝土内部温度越积越高，混凝土内外温差也就越大。大体积混凝土在施工阶段，它的浇筑温度随外界气温变化而变化，特别是气温骤降，会大大增加内外层混凝土的温差，这对大体积混凝土结构极为不利。混凝土内外温差引起温度变形产生的温度应力，是造成混凝土裂缝的原因之一。温差愈大，温度应力也愈大。应采取温度控制措施，防止混凝土内外温差引起温度应力增大。混凝土中约有80%的水分要蒸发掉，由于多余水分的蒸发会引起混凝土的收缩，产生收缩裂缝，这对于混凝土是很不利的。

混凝土裂缝分为贯穿裂缝、深层裂缝和表面裂缝三种。表面裂缝一般危害性较小，深度裂缝部分切断了结构断面，有一定的危害，而贯穿裂缝是由于混凝土表面裂缝发展成深度裂缝，最终形成贯穿裂缝，它切断了混凝土结构的断面，可能破坏混凝土结构的整体性和稳定性，其危害是比较严重的。

二、大体积混凝土施工质量控制措施

1、大体积混凝土配合比例设计

1.1原材料选用

①水泥：由于水泥的用量直接影响着水化热的多少及混凝土温升，大体积混凝土应选用水化热较低的水泥，如低热矿渣硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥等，并尽可能减少水泥用量。②细骨料：宜采用Ⅱ区中砂，因为使用中砂可减少水及水泥的用量。③粗骨料：在可泵送情况下，选用粒径5-20mm连续级配石子，以减少混凝土收缩变形。④含泥量：在大体积混凝土中，粗细骨料的含泥量是要害问题，若骨料中含泥量偏多，不仅增加了混凝土的收缩变形，又严重降低了混凝土的抗拉强度，对抗裂的危害性很大。因此，骨料必须现场取样实测，石子的含泥量控制在1%以内，砂的含泥量控制在2%以内。⑤掺合料：应用添加粉煤灰技术。在混凝土中掺用的粉煤灰不仅能够节约水泥，降低水化热，增加混凝土和易性，而且能够大幅度提高混凝土后期强度，推移温升峰值出现时间。

1.2减水剂的使用

采用減水剂，如SF一1缓凝高效减水剂；膨胀剂采用广泛使用的U型膨胀剂，如无水硫铝酸钙（C4S）或硫酸铝（Al2（SO4）），试验表明在混凝土添加了膨胀剂之后，混凝土内部产生的膨胀应力可以抵消一部分混凝土的收缩应力，相应地提高混凝土抗裂强度。

2、施工现场控制

2.1浇筑与振捣

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。采用这种方法，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。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疑，又可以从第二段依次分层浇筑。这种方法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，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1/3，适用于结构的长度大大超过厚度3倍的情况。混凝土浇筑层下端开始逐渐上移。混凝土的振捣也要适用斜面分层浇筑工艺，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；下面的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。④厚1.0mm内砼宜采用平推浇筑法，同一坡度，薄层循序推进依次浇筑到顶，厚1.0mm以上宜分层浇筑，每一浇筑层采用平推浇筑法，厚度超过2m时，可考虑留置水平施工缝。

三、混凝土养护措施

1、养护是大体积混凝土施工中一项十分关键的工作。

为保证新浇砼有适宜的硬化条件，防止早期干缩产生裂缝，大体积砼浇筑完毕后，要加以覆盖和浇水养护，普通硅酸盐水泥拌制的砼不得少于14天；其它水泥不少于21天。养护方法分降温法和保温法，夏季施工时一般可使用草袋覆盖、洒水、蓄水养护或喷刷养生液养护；冬季施工时，由于环境气温较低，一般可利用保温材料提高新浇筑砼表面和四周温度，减少砼的内外温差。

2、在混凝土养护阶段的温度控制应遵循以下几点

2.1为了掌握大体积砼的温升和降温的变化规律以及各种材料在各种条件下的温度影响，需要对砼进行温度监测控制。大体积砼的温度变化在1～72h变化最大，这段时间要每2h测量一次，4～7d每4h测量一次，其后为8h一次，整个测量过程时间不少于20d，并作详细记录，整理绘制温度曲线。测温可采用埋钢管和采用测温装置等方法。

2.2经测温如观测到砼内部最高温度与大气温度之差超过规定极限值时，要立即采取降温措施，降低砼内部温度，控制砼内部裂缝的产生，常见的方法有导温管加冷却水循环方法来降低砼内部温度。

四、裂缝的处理方法

1、表面封闭法

该法主要通过在微细裂缝表面涂膜以提高其防水性及耐久性的方法，它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝及深进裂缝的处理。通过在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或油漆沥青等防腐材料，以防止水分、二氧化碳以及其他有害介质的侵入。

2、灌浆、嵌缝封堵法

常见的封堵方法有下列几种：化学灌浆法、嵌缝法、封堵法、涂膜堵漏法等。该法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的砼裂缝的修补，它是利用压力设备将胶结材料压入砼的裂缝中，胶结材料硬化后与砼形成一个整体，从而起到封堵加固的作用。

3、结构加固法

一般通过加大砼结构的截面面积、预应力加固、外包型钢、喷射砼补强加固等措施。

4、混凝土置换法

具体工艺是：剔除砼→砼面层及钢筋处理→置换材料的配置→ 养护及粉刷。常用的置换材料有：水泥砂浆、聚合物或改性聚合物砼。

5、电化学防护法

电化学防护法主要有三种：阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法。它通过施加电场，改变砼或钢筋砼所处的环境，防止钢筋锈蚀，从而达到防护的目的。

6、仿生自愈合法

此法是模仿生物组织对受创伤部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合的机能，在砼传统组分中加入特殊组分（如含黏结剂的液芯纤维或胶囊）在砼内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统。当混凝土材料出现裂缝时，部分液芯纤维可使砼裂缝重新愈合。混凝土的自修复系统对基体微裂缝的修补和有效延缓潜在危害提供了一种新的思路和方法。

五、结语

总之，施工中需要在混凝土的材料选择、配制、搅拌、浇筑、养护、测温等方面采取必要措施，预防混凝土温度、收缩等裂缝的产生，保证混凝土的整体和稳定性，确保混凝土的质量。在大体积混凝土中掺加一定数量的毛石，可以吸收混凝土中水泥水化热，有效减少混凝土内外温差引起的温度裂缝。同时，可以减少混凝土用量，节约水泥等材料的用量、节约能源、节约社会资源，有很好的社会经济效益。