大体积混凝土裂缝控制技术浅析

杜鹏王　敏李艳

[摘要]在施工过程中采取有效措施保证大体积混凝土的质量，防止大体积混凝土出现裂缝，显得非争重要。本文主要论述混凝土裂缝的成因危害及控制措施。

[关键词]大体积混凝土；裂缝控制 文章编号：2095-4085（2015）09-0014-02

1 基本概念

大体积混凝土目前在国际上没有统一的定义。美国混凝土学会的定义是：任何现浇混凝土，其尺寸到达必须解决水化热及随之引起的体积变形问题，即最大限度减少开裂影响的，即称为大体积混凝土。日本建筑学会的标准定义是：结构断面最小尺寸在80 cm以上；水热化引起混凝土内的最高温度和外界气温之差，雨季超过25℃的混凝土，称为大体积混凝土。我国《GB 50496-2009大体积混凝土施工规范》对大体积混凝土作了如下定义：大体积混凝土是指混凝土结构物最小几何尺寸在1 m以上的混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。

2 常见问题及危害

混凝土属于刚性体，主要特点为抗压强度高、抗拉强度低、延伸率微小、易产生收缩裂缝。由于大体积混凝土浇筑的量比较大，水泥在凝结硬化过程中要散发大量的水化热，从而使混凝土内部温度升高，所以混凝土浇筑后会形成比较大的内外温差，就会存在一定温度应力，从而形成变形裂缝。因此解决大体积混凝土裂缝成为当前必须解决的问题。

大体积混凝土裂缝按出现的深度不同可以分为贯穿裂缝、表面裂缝、深层裂缝。这些裂缝会带来一系列的建筑工程质量问题，首先混凝土表面裂缝的存在会影响构件美观；其次表面裂缝对混凝土的耐久性也产生一定的影响，由于裂缝直接嵌入结构体，所以将减小混凝土保护层厚度，给钢筋锈蚀留下隐患；另外施工时要对裂缝进行二次处理，费工费料。

3 裂缝形成因分析

主要有两方面的因素：一是内部因素，主要指由于大体积混凝土施工过程中内外温差过大而产生应力和应变，从而形成裂缝；二是外部因素，混凝土结构受到的各种约束，这些约束可以阻止混凝土收缩变形。

3.1 温度因素

大体积混凝土裂缝产生的主要原因是由温差引起的。当内外温差达到一定程度，拉应力超过混凝土的极限抗拉强度，混凝土的表面不可避免的就会出现裂缝；混凝土拆模前后，表面温度降低很快，而内部相对较慢，也会形成温差，导致裂缝的产生；浇筑之后混凝土内部的最高温度与温度降低后的最低温度之间的温差，也就是内部温差。

3.2 混凝土收缩

不同的水泥品种，收缩量也不同，其中中低水化热水泥和粉煤灰水泥具有较小的收缩量。用水量和水泥用量越高，混凝土的收缩相应就会越大。

3.3 沉陷裂缝

沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软，或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致。或者因为模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致混凝土出现沉陷裂缝。

4 裂缝控制措施

4.1 材料控制

（1）采用低水化热水泥。水化热的大量积聚使混凝土出现早期温升以及后期降温，因此必须降低水化热，采用早期低水化热水泥，水泥的水化热主要是由矿物成分及细度决定的，所以如果要降低水泥产生的水化热，就需要选择适宜的矿物成分和细度模数，通过大量的试验证明：水泥中铝酸三钙和硅酸三钙含量越高，产生的水化热就越高，所以要选择铝酸三钙和硅酸三钙含量低的水泥。我国已生产的低水化热水泥，有中热硅酸盐水泥、低热微膨胀水泥，以及大坝水泥和最新研制成功的高贝利特水泥等。

（2）掺加粉煤灰及外加剂。在混凝土中掺人一定量的活性混合材料，如粉煤灰等。在改善混凝土的性能的同时，高掺量粉煤灰对水泥水化动力学参数有一定影响，从而改变了水泥水化放热过程，在水泥水化初期大幅度的降低了混凝土的最大温升，减小了内外或不同浇筑层的温差，从而减少了早起热裂缝的出现几率。总之，高掺量粉煤灰混凝土从多方面改善了混凝土的性能，在这些效应的共同作用下对于大体积混凝土温度裂缝起到了很好的限制作用。

外加剂主要包括减水剂、引气剂、缓凝剂，加入之后可以减少混凝土收缩开裂的机会，比如减水剂除了可以改善和易性之外，降低水灰比，在保持一定混凝土强度前提下，减少水泥的用量，可以防止混凝土的开裂。特别是高效减水剂和引气剂复合使用对减少大体积混凝土单位用水量和胶凝材料用量，改善新拌混凝土的工作度，提高硬化混凝土的力学、热学、变形、耐久性等性能起着极为重要的作用，也是混凝土向高性能化发展的不可或缺的重要组分。

（3）骨料的选择。正确选用骨料对保证混凝土的质量、节约水泥用量、降低水化热量、降低工程成本非常重要。由于连续级配粗骨料配制的混凝土，具有较好的和易性、较少的用水量、节约水泥用量、较高的抗压强度等优点，所以大体积混凝土宜优先选择以自然连续级配的粗骨料配制。在选择粗骨料粒径时，可根据施工条件，尽量选用粒径较大、级配良好的石子，因为在相同水灰比的情况下，可节约水泥用量和用水量，从而降低混凝土温升。也不要盲目选用大粒径粗骨料，必须进行优化级配设计。大体积混凝土中的细骨料，以采用优质的中、粗砂为宜，根据有关试验资料证明，采用中粗砂比采用细砂，可减少水泥用量和用水量，这样就降低了混凝土的温升和减小了混凝土的收缩。

4.2 配合比控制

对大体积混凝土配合比设计的要求是：在保证设计强度的同时，要大幅度降低水化热，使拌制的混凝土既具有良好的工作性，又要降低混凝土中水泥和水的含量，还要严格控制原材料计量准确。配合比设计人员还应深入施工现场，根据施工现场的浇捣工艺、操作水平、构件截面等情况，合理选择好混凝土的设计塌落度，针对现场的砂石原材料质量情况及时调整施工配合比，协助现场搞好构件的养护工作。

4.3 温度控制

温度裂缝的防治措施，主要是加强注意施工中混凝土浇注时间以及速度，在浇注过程中控制温度。根据《混凝土结构施工及验收规范》规定，当设计无具体要求时，混凝土内外温差不宜高于25℃，在施工过程中，最好进行严密的测温，以便及时调整混凝土的保温及养护措施，使混凝土温升不致过大。同时，混凝土施工温度不宜大于28℃，日最高气温超过30℃时，宜选择在早晨、傍晚或夜间施工，并采取骨料降温、加冰降温等措施控制混凝土入仓温度≤28℃；当现场气温超过35℃时，应停止施工。在混凝土拌和过程中，通过将水洒在碎石上，达到使碎石冷却，也可以通过加冰或加冷却水拌和，各生产环节加强保温以免冷量损失等措施，从而降低混凝土浇注时的温度。适当条件下，可在混凝土内部敷设降温水管、表面洒水冷却、表面保温材料保护，达到全面降低混凝土温度的目的。

4.4 浇筑控制

大体积混凝土浇筑过程中要振捣密实，浇筑完毕后，表面要压实、抹平，以防止表面裂缝，并且大体积混凝土必须采取二次抹面，以减少表面收缩裂缝。另外，为了保证上层混凝土在下层混凝土初凝前结合紧密，混凝土要分层浇注，分层振捣，并控制浇筑层厚度和进度。

5 结语

大体积混凝土结构施工直接关系着整个建筑物的质量，关系着人民的生命财产安全，要控制好施工质量，防止大体积混凝土出现有害裂缝。