大体积混凝土裂缝控制措施浅析

郭婧

摘要：简要介绍大体积混凝土的特点，简析大体积混凝土裂缝产生原因，在此基础上提出相应的设计措施、施工技术措施、以及原材料措施，结合现场实际着重介绍施工技术控制措施，对裂缝的控制提供一定的理论指导。

关键词：大体积混凝土；裂缝；预防；控制

近年来，随着国民经济和建筑技术的快速发展，建筑规模不断扩大，大型现代化技术设施或构筑物不断增多，而混凝土结构以其强大的优势日益受到人们的采用，大体积混凝土逐渐成为构成大型设施或构筑物主体的重要组成部分。大体积混凝土施工日益增多而施工中普遍会遇到裂缝控制问题，成为工程结构质量及安全隐患。本文结合我公司施工的车辆段经济适用房项目，着重从施工技术措施方面来探讨大体积混凝土施工中如何严格控制裂缝的产生和发展。

一、建筑工程大体积混凝土的特性

对于大体积混凝土目前国内尚无确切的定义，根据《JGJ55-2000 普通混凝土配合比设计规程》上，定义大体积混凝土为：混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m，或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土。

二、大体积混凝土裂缝产生的原因

目前大体积混凝土裂缝产生的主要原因是由于混凝土发生化学反应产生大量的水化热，引起内部和外部的温差过大，以及混凝土在逐渐散热和硬化过程中消耗水分，导致体积的减少，引起收缩。

三、工程概况

我公司施工的车辆段经济适用房工程总建筑面积34849m2，地下3层，地下室建筑面积8535 m2，深13.8m，电梯基坑深15.6m。基础采用筏板基础，东西向长58.6m，南北向长55.8m，主楼部分基础底板厚度为1.8m，裙楼部分基础底板厚1.2m。由于地下室埋深达13.8m，电梯井等部分局部达15.6m，基础底板防水要求高，不能留置任何后浇带或施工缝。该项目的基础底板混凝土施工属于大体积混凝土。

四、裂缝的控制措施

裂缝主要是由温差和收缩引起，可以通过精心设计措施、原材料措施、施工技术措施等来防止裂缝的产生，本文着重结合车辆段施工实际从施工技术控制措施方面来分析，严格控制裂缝的产生。大体积混凝土施工前须对施工组织专项方案审批后实施。

（一）原材料

严格控制砂、石材料的质量和技术标准。在车辆段经济适用房工程基础底板混凝土施工中，所采用的水泥为：中、底水化热P.O42.5R普通硅酸盐水泥，3d水化热261KJ/㎏，7d抗压强度43.5MPa；另外为满足混凝土抗渗要求及水化热控制，水泥的铝酸三钙含量不宜大于8%。矿物掺合料：为了减少单方混凝土的用水量，水泥量，降低水灰比，延缓凝结时间，抑制水泥初期水化热，防止大体积混凝土开裂，在配合比设计以胶凝材料为基础掺入15%Ⅱ级粉煤灰；外加剂：为提高基础底板的抗裂防渗性能，掺入10%膨胀纤维防水剂SY-K（微膨胀加强带掺入量12%）；为改善混凝土拌合物的和易性，提高坍落度，掺入2.3%LS-400缓凝高效减水剂；骨料：粗骨料采用粒径为2～25mm连续级配且含泥量小于1%的花岗岩；细骨料采用细度模数2.6的中砂，含泥量小于2%。

（二）配合比

结合工程特点和现场实际，参照类似工程实践经验，通过试验调整配合比，最终确认配合比为水胶比：0.39，砂率39%，坍落度180mm，28d强度为43.4Mpa。

（三）埋设水管降温

在基础内预埋冷却水管，通入循环水，强制降低混凝土水化热产生的温度。车辆段项目中在1.8m厚基础底板中间位置，东西向通长每隔2m安装一条A50镀锌水管。

五、施工技术控制措施

（一）生产准备

前置工作的验收和交接。在混凝土的模板和支架、钢筋工程、预埋管件（如降溫水管的预埋）等工作完成并验收合格后方可进行大体积混凝土施工。

（二）混凝土的搅拌和运输

在混凝土拌制过程中，合理选择混凝土的配合比，严格控制原材料计量准确，同时严格控制混凝土出机塌落度。要尽量降低混凝土拌合物出机口温度，拌合物可采取送冷风对拌和物进行冷却或者加冰拌合，一般使新拌混凝土的温度控制在6℃左右。在车辆段经济适用房项目上，技术人员提前10d与搅拌站确定混凝土供应计划，以便搅拌站保证投入足够的搅拌料和混凝土罐车，以保证混凝土的供应不出现断档，并保证搅拌站24h均匀3名搅拌站调度员随时对车辆进行调配。

（三）混凝土浇筑

1）大体积混凝土的浇筑方面通常有全面分层、斜面分层、分段分层。在车辆段经济适用房工程中，基础底板混凝土浇筑采用斜面分层的浇筑方法。1.8m厚基础底板按450mm分4步浇筑到顶，斜面每层浇筑厚度不超过50mm，通过竖向尺杆控制分层厚度，并保证上层混凝土覆盖已浇混凝土的时间不得超过混凝土初凝时间，混凝土以1：6～1：10的坡度，薄层浇筑，循序推进，一次到顶。

图1 斜面分层浇筑示意图

2）由于板厚较大，要在钢筋网片下悬挂串筒将混凝土自泵管出口送至作业面，以防止混凝土离析、分层。

3）混凝土振捣。根据混凝土泵送时自然形成坡度的时间情况，在每个浇筑带的前后布置2道振捣器，1道2台。第一道布置在混凝土卸料点，主要解决上部的振实；第2道布置在混凝土坡角处，确保下部混凝土密实。为防止混凝土集中堆积，先振捣出料口混凝土形成自然流淌坡度，然后全面振捣。每层振捣时，上下层振捣搭接50～100mm，每点振捣时间30s左右，严格控制振捣时间、移动间距和插入深度。

图2 分层振捣示意图

每个作业面分前、中、后三排振捣混凝土，在出料口、坡角、坡中各配备一台振捣器，边浇筑、边成型，浇筑厚度、标高采用按浇筑坡度的斜面情况支设钢筋控制。全部采用插入式振捣棒，操作时要做到“快插慢拔”，在振捣上层混凝土时，应插入下层混凝土中5㎝左右，消除两层之间的暗缝，每一插点要掌握好振捣时间，一般为20～30秒，避免过振或漏振，一般应视混凝土表面呈水平不在显著下沉，不再出气泡，表面泛出灰浆为准；振动器插点要均匀排列，每次移动位置的距离不大于0.5m；振捣时注意振捣棒与模板的距离不小于150mm，并避免碰撞钢筋、模板、预埋件；钢筋工经常检查钢筋位置，如有移位，必须立即调整到位。

4）泌水处理：浇筑过程中，上涌的泌水和浮浆顺混凝土坡面下流到坑底，在筏板外模底部隔10m留150mm×150mm排水口，使泌水顺混凝土垫层排除模板外，在混凝土澆筑方向的末端，可以考虑预留集水井，使泌水流向集水井，然后通过潜水泵排出。

5）表面处理：由于泵送混凝土表面水泥浆较厚，在浇筑后2～6h，初步按标高用长刮尺刮平，然后用木插板反复插压数遍，使其表面密实，在初凝前再用铁抹子压光，这样能较好地控制混凝土表面龟裂，减少混凝土表面水分散发，促进了养护。

混凝土浇筑过程中泌水较少时用铁锹均匀分开，较多时人工将其收集于灰斗内用塔吊吊运走，避免因泌水多而导致产生混凝土收缩裂缝。大体积混凝土表面的水泥较厚，浇筑5～8h内初步用长刮尺刮平，用抹子滚压两遍，初步分散水泥浆。待表面收干后，再用木抹子搓平压实，以防止表面裂缝出现。第二遍抹压要掌握好时间，以初凝前1小时为宜，但由于施工现场白天、晚上气温不一样，对凝结时间有影响，因此可以在手压有痕但下沉量不大时进行第二遍抹压，二次抹压时不可再混凝土表面上洒水进行，而应将混凝土内部浆液挤压出来，用于表面混凝土湿润抹压。施工时采用倒退式施工，并立即覆盖塑料薄膜及草棉被。

六、测温与养护

混凝土养护是大体积混凝土施工中一项十分关键的工作，主要是保持适宜的温度和湿度，以便控制混凝土的内外温差，促进混凝土强度的正常发展及防止裂缝的产生和发展。

1）采用温度传感器进行自动测温。将统一测试位置上的相邻测点同一时间的温度差绝对值定义为温差，监测报警温差设置为25℃。

2）混凝土养护采用“保湿软管+塑料布+泡沫塑料板”的方式。泡沫塑料板覆盖层数根据底板厚度、养护期间环境温度、底板混凝土内外部温差等情况调整。底层塑料布下预设补水软管，补水软管沿长向没10cm开A5mm小孔，根据底板表面湿润情况向管内注水，保证混凝土表面始终处于湿润状态。

3）为减少内外温差，养护时保证混凝土表面温度≥35℃，当中午环境温度较高时，采用揭开泡沫塑料板散热的方法。养护水温度确保≥25℃。

4）柱、剪力墙的混凝土表面用塑料薄膜及保温被塞缝，严密覆盖。

5）混凝土内部温度监测报警值为60℃；当其接近报警值时，要通过调节降温管内的水流速度来控制内部温度及降温速率。

6）保温保湿养护的持续时间不得少于14d，保温层的拆除应分层逐步进行，当混凝土表面温度与环境最大温差小于20℃时，方可全部拆除。

大体积混凝土结构裂缝预防和控制是一项系统工程，必须以设计、原材料、施工方法和维护四个方面加以综合解决。设计方面要积极采用先进技术，配合成熟的技术措施，在理论上提出可行的控制措施，在实践操作中采用切实可行的技术，在经济上合理节约。材料配置，施工组织方面，要科学组织，合理安排，确保大体积混凝土的质量，严格按照施工规范，施工操作规程操作，不断改进操作工艺，加强养护，以预防和减少大体积混凝土裂缝的产生，将工程裂缝损害控制到最小程度。

参考文献：

[1]吴华君.大体积混凝土结构裂缝控制措施研究[D].浙江工业大学，2011.

[2]余江平.某办公大楼基础大体积混凝土施工技术研究与应用[D].南昌大学，2013.

[3]付华.大体积混凝土裂缝控制理论与工程应用研究[D].辽宁工程技术大学，2007.