高层建筑大体积混凝土裂缝及防治措施

周海兵+王飒飒

摘 要：随着城市化建设进程的加快，高层建筑已经成为了城市建筑的主体。现阶段高层建筑工程施工中，还存有诸多问题，尤其是大体积混凝土施工技术，在高层建筑大体积混凝土施工中常常会出现温度裂缝和表面质量等问题，这些问题的存在将会对建筑工程的质量及性能造成严重的影响，甚至产生严重的安全隐患。为此本文主要对大体积混凝土的概况、裂缝产生原因及防治措施进行了分析与探究。

关键词：高层建筑；大体积混凝土；裂缝原因；防治措施

1 大体积混凝土的概况

我国《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009里规定：混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，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，称之为大体积混凝土。

现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。它主要的特点就是体积大，一般实体最小尺寸大于或等于1m.它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部升温比较快。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。所以必须从根本上分析它，来保证施工的质量。

2 大体积混凝土裂缝产生的原因

1、干缩裂缝

干缩裂缝是因为混凝土内外部水分蒸发程度的不同，进而引发不同程度变形的结果。混凝土受外部因素的影响，表面水分损失过快，则变形较大；内部湿度变化较小，变形程度较小，较大的表面干缩变形是因为受到混凝土的内部束缚，产生较大的拉应力，从而产生裂缝。混凝土的相对湿度越低，水泥浆体的干缩性越大，越容易产生干缩裂缝。混凝土干缩程度主要和混凝土的水灰比、水泥的用量、水泥的成分、外加剂的用量有关。

2、塑性收缩裂缝

塑性收缩是混凝土在完成浇筑后且尚在塑性状态下发生的收缩，常常会发生在施工过程中，在混凝土浇筑后4-5小时左右，因为此时水泥的水化反应激烈，会出现水分快速蒸发和泌水现象，混凝土失水收缩。塑性收缩裂缝通常在干热或大风天气出现，裂缝多呈两端细、中间宽，且长短不一，互不连贯的状态。常发生在混凝土表面积较大的面上，裂缝较短的一般长20～30cm，裂缝较长的则可达2～3m，宽约1～5mm，深度一般3～10cm，通常延伸不到混凝土板的边缘。为减小混凝土的塑性收缩，在施工过程中，应该要合理控制把握好水灰比，避免长时间的搅拌，下料不宜太快，振捣一定要密实，竖向变截面处理要分层浇筑。

3、温度裂缝

混凝土具有热胀冷缩的性质，当混凝土的外部环境或内部结构的温度发生变化时，混凝土将会发生变形，若变形遭到约束，则会在其结构内产生拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面便会产生裂缝，这种裂缝多数情况下回发生在混凝土施工后最初3～5天。

3 高层建筑大体积混凝土裂缝防治措施

大体积混凝土的裂缝破坏了结构的整体性、耐久性、防水性、危害严重，必须加以控制，大体积开裂主要是水化热使混凝土温度升高引起的，所以采用适当措施控制混凝土温度升高和温度变化速度，在一定范围内，就可避免出现裂缝。这些措施包含了混凝土施工的全过程，包括选择混凝土组成材料、施工安排、浇筑前后降低混凝土的措施和养护保温等。

1、优选混凝土各种原材料

（1）水泥的选择。理论研究表明大体积混凝土产生裂缝的主要原因就是水泥水化过程中释放了大量的热量。因此在大体积混凝土施工中应尽量使用低热或者中热的矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥，并尽量降低混凝土中的水泥用量，以降低混凝土的溫升，提高混凝土硬化后的体积稳定性。为保证减少水泥用量后混凝土的强度和坍落度不受损失，可适度增加活性细掺料替代水泥。

（2）骨料的选择。在选择粗骨料时，可根据施工条件，尽量选用粒径较大、质量优良、级配良好的石子。既可以减少用水量，也可以相应减少水泥用量，还可以减小混凝土的收缩和泌水现象。

在选择细骨料时，采用平均粒径较大的中粗砂，从而降低混凝土的干缩，减少水化热量，对混凝土的裂缝控制有重要作用。

（3）掺加外加料和外加剂。掺加适量粉煤灰，可减少水泥用量，从而达到降低水化热的目的。但掺量不能大于30%。掺加适量的减水剂，它可有效地增加混凝土的流动性，且能提高水泥水化率，增强混凝土的强度，从而可降低水化热，同时可明显延缓水化热释放速度。

2、设计优化措施

首先，精心设计混凝土配合比。在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能地降低混凝土的单位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水胶比）二掺（掺高效减水剂和高性能引气剂）一高（高粉煤灰掺量）”的设计准则，生产出高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值的抗裂混凝土。其次，增配构造筋提高抗裂性能。配筋应采用小直径、小间距。

最后，避免结构突变产生应力集中，在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。

3、施工控制措施

第一，控制混凝土入模温度。入模温度的高低，与出机温度密切相关，另外还与运输工具、运距、转运次数、施工气候等有关。在温度较高的情况下进行施工，可以在施工现场对堆在露天的砂石用布覆盖，以减少阳光对其的辐射，同时对浇筑前的砂石用冷水降温。在搅拌过程中向混凝土中添加冰水。如果是在冬季进行施工，因为要防止早期混凝土被冻问题，所以要求混凝土浇筑时应该具有较高的浇筑温度。在浇筑混凝土以前还应该对基础及新混凝土接触的冷壁用蒸汽预热，对原材料应视气温高低进行加热。

第二，严格控制混凝土的浇筑速度，一次浇注的混凝土不可过高、过厚，以保证混凝土温度均匀上升。保证振捣密实，严格控制振捣时间，移动距离和插入深度，严防漏振及过振。

4、砼温度控制、监测与养生

为降低大体积混凝土的水化热，在混凝土的内部通入冷却循环水，采用循环法保温养护，以便加快混凝土内部的热量散发。为能够较准确地测量出砼内部温度，在砼中预埋测温管，用水银温度计测温。上下层温差控制在15～20℃之内。根据各测点的温度，可及时绘制出混凝土内部温度变化曲线，对照混凝土理论计算值，分析存在的问题，有的放矢地采取相应的技术措施。

砼养护是大体积砼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，促进砼强度的正常发展及防止裂缝的产生和发展。从砼浇筑完成到终凝这段时间的养护对砼而言十分重要。混凝土浇筑完毕后，在其顶面及时加以覆盖，要求覆盖严密，并经常检查覆盖保湿效果。其主要作用有二：一是蓄水保温，防止表面水分蒸发和抵抗受太阳辐射与刮风时温度骤变，二是保持内外温差的稳定。

4 结束语

综上所述，高层建筑工程施工中，必须对每一个施工阶段都进行严格把关，只有在确保工程不存在任何质量问题的基础上，才能进行下一个环节的施工。这就要求施工企业必须提高各个施工环节的技术水平。为确保高层建筑工程施工的质量，必须了解施工现场的具体情况，重视大体积混凝土施工技术，只有这样才能有效避免质量问题及安全事故的出现。在高层建筑工程大体积混凝土施工中施工企业必须提高施工技术水平，才能确保工程的质量及延长其使用年限。

参考文献

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