大体积混凝土裂缝成因及预防施工技术

贾伟

摘 要：目前，大体积混凝土结构裂缝控制已经成为建设项目建设和使用过程中不可忽视的问题之一，对此，文章针对裂缝形成的具体原因，详细探讨了大体积混凝土在施工抗裂过程中应采取的相应控制技术措施，以预防和减少大体积混凝土裂缝的产生。

关键词：混凝土裂缝；环境温度；收缩变形；施工养护

1 大体积混凝土裂缝形成的主要原因

大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝，是由于混凝土散热性较差导致的结果。混凝土存在内外温差则导致产生温度应力，一旦温度应力超过混凝土能承受的抗拉强度时，就会出现裂缝，下面分析裂缝产生的主要原因。

1.1 水泥水化热

水泥的水化热是大体积混凝土裂缝产生的根本原因。水泥在硬化过程中不可避免的要产生水化热。水化热可使大体积混凝土内部的温度达到 60 ～ 80℃，尤其在夏天，体积特别厚大的混凝土，温度可能会更高。大量的热量聚集在内部不易散发出来，从而导致混凝土内部升温过快，最高温度出现在混凝土浇筑后的3～5d内，而此时混凝土表面温度为室外环境温度。当混凝土内外温差超过 25℃时，因温度应力导致混凝土自身膨胀，可能产生裂缝。又由于混凝土的导热性能较差，浇注初期混凝土的强度和弹性模量都很低，对水化热引起的急剧温升约束不大。

1.2 环境温度变化的影响

大体积混凝土在施工阶段，环境温度的变化是常见的。混凝土内部的温度是由浇筑的温度、水泥的水化热、结构散热温度等决定的。宿迁地区气温日较差在 10 ～ 20℃之间，年较差可达 30℃以上，使得混凝土的降温收缩值比较大。再加上存在外约束使其不能自由变形，因而产生温度应力也愈大。同时，在高温条件下，大体积混凝土不易散热，这对大体积混凝土极为不利，在这种情况下，应采取合理的温度控制措施，以防止混凝土内外温差引起的过大温度应力造成混凝土因抗拉强度不足而产生的裂缝。

1.3 混凝土收缩变形的影响

混凝土收缩裂缝产生的内因，是由混凝土材料的特性所决定的，由于混凝土具有泌水性和骨料沉降性。外因是施工过程中由于施工方法、措施不当所造成的。在混凝土硬化之前，处于塑性状态，硬化初期主要是由于水泥产生的体积收缩引起的。混凝土中大部分的水分要蒸发，有少部分水分是水泥水化所需要的，多余水分的蒸发，会引起混凝土的收缩变形。水泥水化时产生的体积变形，称之为 “自身体积变形”。这种收缩变形若受到约束力的影响，即可引起混凝土的开裂，并随着龄期的增加而发展。

2 大体积混凝土施工中采取的抗裂措施

大体积混凝土在施工过程中，若不采取必要的措施，更易导致裂缝的出现，将严重破坏混凝土结构的强度和耐久性。为防止大体积混凝土产生裂缝，可采取以下措施：

2.1 优化配合比

2.1.1 选择适宜的水泥品种

水化热大的水泥对大体积混凝土极为不利，因此施工中应选择水化热较低的水泥品种，这样则可降低水泥熟料中水化速度快、水化放热量大的组分 C3S 和 C3A 的含量，降低水泥早期的水化放热量，从而降低混凝土的温升。粉煤灰硅酸盐水泥特别适合大体积混凝土。

2.1.2 掺加掺合料和外加剂

在大体积混凝土配合比设计时，既要保证混凝土硬化后的强度，又要大幅度降低水化热，使其具有良好的工作性的同时，又要考虑降低水泥和水的用量。因此，掺加适量的粉煤灰，即可改善混凝土拌合物的工作性，同时又可代替部分水泥用量，但需通过试验确定粉煤灰的最佳掺量。

2.2 完善施工措施

2.2.1 控制出模温度和浇筑温度

为了降低混凝土的内部温度，减小混凝土的内外温差，必须控制出机温度和浇筑温度。在炎热季节或高温条件下进行施工时，应将砂、石骨料等原材料堆放在有遮阳棚的料仓里，以减少阳光的辐射，对骨料和水泥进行拌合时，应适当加入冷水；混凝土车出场前，喷淋车滚筒表面，防止太阳直晒造成混凝土温度上升；为了控制浇筑温度，应尽量避开高温时段浇筑，如 11：00 ～ 19：00 时段，适当放慢混凝土的搅拌速度，以避免在气温偏高时段大量浇筑混凝土。用湿麻包包裹泵送管道，以降低泵送过程中的温度，使混凝土浇筑温度不超过 28℃。重要部位安排在低温季节、低温时段浇筑。

2.2.2 预埋冷水管降低混凝土内部温度

施工时还可采用埋设冷却水管通水的措施控制大体积混凝土内部温度。可选择结构物周围的地下水作为冷水源，通过排管内的循环水最大限度带走混凝土内部的部分热量，降低混凝土的温升峰值，使混凝土浇筑体的里表温差不大于 25℃，且降温速率不宜大于 2.0℃ /d。

2.2.3 采用分层施工

大体积混凝土应采用分层浇筑，每一次浇筑的混凝土不可过高、过厚，以利于混凝土散热，分层厚度控制在 300m m左右，有效控制混凝土温度均匀上升。即应采用“分层浇筑、薄层浇筑、循序渐进、一次到位”的方法浇筑，做到第一层全面浇筑完毕后，在第一层混凝土还未初凝时且中间留一些时间释放热量后，再开始浇筑第二层，如此逐层浇筑，直至浇筑完成。大体积混凝土分段浇筑完毕后，采用二次抹压工艺，即用木抹子抹面，排除混凝土上表面的泌水和浮浆，在初凝前用铁滚筒碾压数遍，然后用铁抹子压实收光，避免水分过快散失出现干缩裂纹。

2.2.4 混凝土养护的方法及要点

水是保证水泥充分水化，促进混凝土强度正常发展的必要前提，混凝土浇筑完毕后，在规定的时间内，必须保证适当的温度和足够的湿度。否则，容易引起干缩裂缝等缺陷，严重降低混凝土的强度和耐久性。

大体积混凝土浇筑完毕后，为了防止因混凝土表面水分散失而引起干缩裂缝，在其表面覆盖一层薄膜、二层草袋，四周钢模外覆盖一层薄膜、一层草袋，进行保温保湿，设专人养护，每 2h 浇水一次，淋湿草袋即可。

3 结束语

引起大体积混凝土裂缝的因素很多。为了控制裂缝，应严格控制温升、降温速率，并结合实际情况，采取合理的养护措施，总结经验，科学组织施工，就可有效的减少或防止混凝土有害裂缝的产生。工程实践表明，在大體积混凝土施工中采取二次抹压工艺及内散外蓄的技术措施，对控制大体积混凝土裂缝效果明显。