大体积混凝土结构裂缝控制技术

王增强 周源

(山西四建集团有限公司，山西 太原 030006)

大体积混凝土结构裂缝控制技术

(山西四建集团有限公司，山西 太原 030006)

介绍了大体积混凝土的特征，通过分析大体积混凝土裂缝的产生形式及原因，从优化配合比设计、控制混凝土温度、改善构造设计等方面，阐述了控制大体积混凝土裂缝产生的主要技术措施，从而保证大体积混凝土的施工质量。

大体积混凝土，裂缝，配合比，水化热

0 引言

现阶段，中国经济一直发展迅速，固定资产投资稳步提高，核电基础结构性的城市住房建设数量很大，城市基础设施建设、城市商业基础设施的大量需求，应用大体积混凝土的工程日益增加。

大体积混凝土在浇筑过程中水化热[1]，或者混凝土在浇筑完成后凝结过程中收缩产生的局部应力使得构件开裂的状况尤为明显。

1 概述

1.1 大体积混凝土特征

大体积混凝土有下列特征：1)混凝土基础的外形尺寸不小于1 m;2)混凝土的温度和收缩裂缝等因素会导致整个混凝土结构[2]存在不安全隐患。所以，大体积混凝土施工[3]中需特别注意其裂缝产生的原因及防止其出现的措施，这样才能使得混凝土结构符合设计要求。

1.2 大体积混凝土产生裂缝形式及主要原因

大体积混凝土裂缝主要分为两类：第一种是结构性裂缝[4]，一般通过外部荷载传递的直接应力而产生；第二种是非结构性裂缝，即混凝土硬化过程中水化热、约束条件、外界气温变化等因素而产生。

混凝土裂缝[5]主要有3种：表面裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝。

其中对混凝土裂缝产生的最常见因素是温度作用。混凝土浇筑完成后，结构内部与外部由于混凝土基体的水化热[6]作用而存在温差，差值越大，其产生的应力越大。由于大体积混凝土自身体量大，其内部水化热产生的热量不易散出，据统计将达到55 ℃～60 ℃，而且将长时间存在，所以如何控制温度是一个很重要的问题。另外在混凝土凝结过程中，表面水分将会不均匀蒸发，造成混凝土表面结构体积不均匀收缩，是导致结构产生裂缝的另一个重要因素。

2 控制大体积混凝土裂缝产生的主要技术措施

2.1 控制混凝土温升措施

优化配合比设计。

1)水泥。

选用合理的混凝土骨料将增加混凝土的和易性[7]等特性，在混凝土水化热过程中使热量均匀散发，而且在泵送过程中方便操作，从过程中就控制了混凝土裂缝的产生。

水泥的用量在混凝土基础升温中也起着决定性作用。试验表明，对于每立方米的大体积混凝土水泥用量，每增减10 kg水泥，水化热将使混凝土的温度相应升降1 ℃。所以，为控制混凝土温升，降低温度应力，减少产生温度裂缝的可能性，在设计允许情况下，尽可能采用60 d或90 d替代28 d作为混凝土设计强度，这样可使水泥用量减少，混凝土的水化热温升也相应减少。

2)粗细骨料及其他掺合料。

自然连续级配的粗骨料可使大体积混凝土用较少的用水量和水泥用量，获得良好的和易性、较高的抗压强度[8]。

在混凝土基材中，加入粉煤灰等材料使得混凝土同时具有混凝土自身及加入新材料基体的性质，可以明显改善混凝土的粘塑性、可泵性，同时降低混凝土的水化热。

3)外加剂。

在混凝土中掺入减水剂、缓凝剂、膨胀剂等外加剂[9]，不仅能使混凝土和易性有明显的改善，同时又减少水和水泥用量，从而降低了水化热。

4)掺加石块。

如果大体积混凝土基础中钢筋量少时，可以掺加一些大石块来减少混凝土的方量，从而降低混凝土的水化热。大石块的含量不超过混凝土用量的20%(质量)。

2.2 混凝土温度控制措施

1)混凝土入模温度。

混凝土的入模温度[10]将在很大程度上决定了在其后期发展的最终温度。控制混凝土的出机温度和运输过程中的保温措施显得极为重要。

为了降低大体积混凝土的出机温度，首先要控制原材料温度。其次降低石子、水、砂的温度。夏季气温较高时，采取遮阳、向骨料喷射冷水等措施，降低砂石温度。同时，在夏季混凝土运输过程中，也需对混凝土罐车采取保温遮阳措施。

2)合理分段施工。

施工过程中合理分段施工，采用跳仓施工法浇筑综合技术措施，在不设缝情况下利用“抗放兼施、先放后抗、以抗为主”的原理，把整个施工区域分为若干小部分，浇筑混凝土时隔一部分浇筑一部分，待之前浇筑混凝土凝固后再浇筑剩余部分，以此减少裂缝产生。

3)混凝土测温、养护。

控制混凝土裂缝不仅在于配合比设计、施工环节，还应包括养护和温度监测。在现场及时监测混凝土中心温度、表面温度及环境温度，采取必要的循环水降温措施，就可以从根源上杜绝温度及收缩裂缝的产生。

2.3 改善约束条件及构造设计

1)合理配筋、避免应力集中。

在设计构造方面应重视合理配筋对混凝土结构裂缝的作用。

当混凝土结构截面尺寸较大时，可采取增配构造钢筋作为温度钢筋，有效地提高混凝土抗裂性能。同时在孔洞四周增配斜向钢筋、钢筋网片或在截面突变处增配抗裂钢筋，以此减少应力集中避免由于温度变化造成混凝土的收缩裂缝。

2)设置后浇带进行应力缓冲。

在柱、墙、梁、板等部位设置施工缝，浇筑混凝土后，将使之可以自由收缩，降低了收缩应力，减少了大体积混凝土裂缝的产生。

3)改善约束条件，降低温度应力。

边界存在约束也会使混凝土产生温度应力。如果混凝土基础水平垫层为约束强的岩石、较厚的混凝土垫层时，可设置滑动层减少温度应力。在高低跨的基础底板下，可采用聚苯乙烯板作为隔离层来缓冲基础收缩时的侧向压力。

3 结语

通过对大体积混凝土裂缝产生的原因、机理进行分析，从混凝土基材、配合比设计、现场施工技术等方面采取一定的针对性措施，使大体积混凝土的裂缝可控于合理范围内。

[1] 杨东宇.浅析建筑工程大体积混凝土的浇筑施工管理[J].黑龙江科技信息，2017(10)：22-23.

[2] 柴 晶.房屋建筑的大体积混凝土施工技术的探讨[J].黑龙江科技信息，2017(10)：31-32.

[3] 周忠绅.高层建筑承台大体积混凝土的施工技术探析[J].黑龙江科技信息,2017(10)：52-54.

[4] 黄艳枝,田 甜,纪晓龙,等.大体积混凝土结构施工中的技术剖析[J].住宅与房地产,2017(9)：33.

[5] 陈 虎.大体积混凝土施工质量的影响因素及控制对策[J].低碳世界,2017(9)：121-123.

[6] 陈 康.高强度大体积混凝土材料特性研究[J].民营科技,2017(3)：27-29.

[7] 杨 昊.高层建筑承台大体积混凝土的施工技术探析[J].民营科技,2017(3)：69-72.

[8] 张 力.高层建筑大体积混凝土施工技术及质量控制[J].建材与装饰,2017(4)：37-39.

[9] 周 维,徐 倩,马亚航.大体积混凝土施工技术在房屋建筑中的应用分析[J].赤峰学院学报(自然科学版),2017(5):222-223.

[10] 杨 祺.高层建筑承台大体积混凝土施工[J].中国高新区,2017(2):11-12.

Crack control technology for mass concrete structure

Wang Zengqiang Zhou Yuanyan

(ShanxiSijianGroupCo.，Ltd，Taiyuan030006,China)

This paper introduced the characteristics of mass concrete, through the analysis on production form and reasons of mass concrete cracks, from the optimization of mix ratio design, control of concrete temperature, improvement of structure design and other aspects, elaborated the main technical measures of mass concrete cracks, so as to ensure the construction quality of mass concrete.

mass concrete, crack, mix ratio, hydration heat

1009-6825(2017)21-0076-02

2017-05-18

王增强(1980- )，男，工程师; 周源(1987- )，男，硕士，助理工程师

TU528

A