大体积混凝土防裂技术的研究

张涵奕

中国水电建设集团十五工程局有限公司 陕西西安 710065

大体积混凝土构件裂缝仍然不可避免，且受到多方面因素影响，混凝土应力、温差等关系较为复杂，因此很难对混凝土裂缝的发生做出预判[1]。但随着施工工艺、设计、材料的不断更新，现已初步掌握混凝土构件裂缝的发生原因，并采取合理、有效的措施予以解决，从而使混凝土裂缝问题逐渐好转。

1 大体积混凝土施工裂缝成因分析

1.1 沉降裂缝

建筑物沉降将会产生一定应力，若沉降不均匀则会导致混凝土构件产生剪应力和拉应力，从而促使沉降裂缝产生，使其弯曲、变形。通过总结大量施工经验可知，导致这一问题的主要因素有以下几个方面。一是建筑物地基边坡收到破坏，位于陡坡边缘，且与地面高度差较大，因此容易出现贯穿性裂缝和深层裂缝，对建筑体具有较为严重的危害。二是基地为杂填土、淤泥，荷载量较大，强度低，容易产生沉降裂痕。三是地基土质程度不一，分布不均匀，地基下有暗沟、软土层。

1.2 材料引起的裂缝

粗细骨料、水泥质量不好使导致混凝土裂缝的主要原因，在混凝土构件施工过程中，一些活性骨料可能与碱骨料产生化学反应，从而对混凝土构件质量造成负面影响，例如混凝土疏松或膨胀等，从而给后续施工遗留隐患，导致混凝土构件承载能力降低、刚度和空气稳定性较差。同时扬压力、自重、水泥压力也是导致混凝土裂缝的重要原因。

1.3 混凝土内外温差过大

大体积混凝土具有结构断面厚、表面系数较小等特点，因此在浇筑过程中产生的热量不容易散发，若环境温度过低或未采取相应的保温措施，将会导致混凝土内外温差过大，从而产生裂缝。主要原因有以下几方面：一是混凝土构件浇筑后养护、保温措施不恰当；二是混凝土构件分段、分层过于厚重；三是环境温度过低，水泥水化热过大。

1.4 塑性收缩裂缝

混凝土处于塑性状态，即未凝结、硬化前，由于水分蒸发等因素影响，容易出现塑性收缩裂缝，这种裂缝深度不大，大多出现在混凝土构件表面，在大风天或干热状态下发生几率较大，裂缝长度约为20cm，宽度约为1-5mm，具有两端长短不一、形状互不连贯等特点。因此混凝土构件容易出现塑性沉降收缩、早期自收缩，最终导致裂缝出现。

2 大体积混凝土防裂技术

大体积混凝土裂缝控制与结构设计、材料选择、施工工艺等多个环节相关，其中选择抗裂性较好的混凝土是控制裂缝的重要途径。本技术主要是从混凝土材料角度出发，通过原材料选择、配比设计、试验比选等选择抗裂性较好的混凝土，并提及施工中需采取的一些技术措施等[2]。

2.1 设计阶段要提前做好预防工作

在设计阶段，施工单位就应多加关注大体积混凝土在施工过程中易出现裂缝的环节及相关位置，比如建筑物深基础和浅基础相交的位置就比较容易发生此类问题。另外，在开展大体积混凝土钢筋部分的构件设计时，出于大幅减少大体积混凝土裂缝的考虑，施工单位既应保证维持大体积混凝土的配筋率，又应最大程度上缩短钢筋间距，降低直径。

2.2 材料选择要科学配比，注重质量

（1）水泥。若欲减少由于大体积混凝土温度不同而造成的裂缝，就应选取水化热不高的水泥，比如矿渣及粉煤灰水泥等。微膨胀性水泥可以减弱大体积混凝土由于本身温差而引发的预应力。原因是微膨胀性水泥存在一些膨胀性能，在水泥出现水化反应时，水泥的内部会出现相应强度的预压应力，可以很好地将大体积混凝土里的温度预应力抵消掉，进而大体积混凝土就增强了其抗裂能力。水泥的进场温度不宜高于60℃；不使用温度大于60℃的水泥拌制混凝土。

（2）添加外加剂。添加缓凝型高效减水剂及抗裂纤维膨胀剂，可以改进大体积混凝土的开裂状况。添加此类外加剂对预防大体积混凝土裂缝具有如下作用：其一，缓凝型高效减水剂可有效推迟大体积混凝土最大热量的释放时间，当大体积混凝土强度增强之后，其内部再释放最大热量，这时产生裂缝的概率就不高了；其二，缓凝剂可以成功减少水灰比及水化热，进而提升混凝土的强度，以更深层次地预防混凝土裂缝，成功改进混凝土的和易性。大体积混凝土在硬化时，通过本身的化学反应或者同其他水泥成分间的化学反应，抗裂纤维膨胀剂可以成功改善混凝土的收缩问题，通过膨胀结晶体对混凝土间隙加以填充，可以将大体积混凝土孔结构加以变化，提升大体积混凝土的抗渗能力与力学性能。采用聚羧酸系高性能减水剂，并根据不同季节、不同施工工艺分别选用标准型、缓凝型或防冻型产品。高性能减水剂引入混凝土中的碱含量（以Na2O+0.658K2O 计）应小于0.3kg/m3；引入混凝土中的氯离子含量应小于0.02kg/m3；引入混凝土中的硫酸盐含量（以Na2SO4计）应小于0.2kg/m3。

（3）掺入掺合料。在水泥里掺入掺合料，通常有两个目的：其一，掺合料里存在许多硅氧化物和活性铝，它们可以同水化产物进行二次反应，进而成功减轻由于水化热而导致的膨胀，增加大体积混凝土强度。其二，掺合料有着细小的颗粒，将其掺入混凝土里，可以成功改进混凝土里的毛细孔结构，让孔隙率大幅下降，使得其里面的孔结构得到科学、细密的分布，从而大幅提升混凝土的抗渗性和耐久性。粉煤灰的级别不应低于Ⅱ级，且粉煤灰的需水量比不大于100%，烧失量小于5%。矿渣粉的比表面积应小于450m2/kg，流动性比应大于95%，28d 活性指数不宜小于95%。

2.3 配合比要求

在选取骨料时，要选择较大粒径、较好级配的石子，这种石子一方面可以成功降低使用的水泥量，弱化水化热的不良作用，另一方面亦可成功预防混凝土裂缝，所以在选择时，应严格把控，保证骨料的品质。另外，严格把控骨料的泥含量，禁止应用海砂，选择清洁的水源，这些措施均可成功防范大体积混凝土的裂缝问题。主要措施为：

（1）混凝土配合比应根据原材料品质、混凝土强度等级、混凝土耐久性以及施工工艺对工作性的要求，通过计算、试配、调整等步骤选定。

（2）混凝土最小胶凝材料用量不低于300kg/m3，其中最低水泥用量不低于220kg/m3配制防水混凝土时最低水泥用量不宜低于260kg/m3。混凝土最大水胶比不应大于0.45。

（3）单独采用粉煤灰作为掺合料时，混凝土中粉煤灰掺量占胶凝材料总量根据试验确定。

（4）采用矿渣粉作为掺合料时，采用矿渣粉和粉煤灰复合技术。掺合料总量占胶凝材料总量根据试验确定。

2.4 施工要求

在钢筋施工期间，第一，施工单位应设计构造筋，将配筋的直径与间距管控于科学的区间之内；第二，应保证混凝土的总配筋量，结合施工的实际状况，不宜过少；第三，对于混凝土边沿那些易出现裂缝的位置应实施一些巩固性措施，比方将暗梁增多，加大配筋率，杜绝由于应力过于集中而引发结构上的突然变化。采取措施如下：

（1）大体积混凝土施工前，宜对施工阶段混凝土浇筑体的温度、温度应力及收缩应力进行计算，确定施工阶段混凝土浇筑体的温升峰值，里表温差及降温速率的控制指标，制定相应的温控的技术措施。

（2）超大体积混凝土施工，应按设计要求留置变形缝，当设计无规定时，采用下列方法：后浇带施工：后浇带的设置和施工应符合现行国家有关规范的规定；跳仓法施工：底板分段长度不宜大于40m，侧墙和顶板分段长度不宜大于16m。跳仓间隔施工的时间不宜小于7d，跳仓接缝处按施工缝的要求设置和处理。

（3）在高温季节浇筑混凝土时，混凝土入模温度小于30℃，避免模板和新浇筑的混凝土直接受阳光照射。混凝土入模前模板和钢筋的温度以及附近的局部气温均不超过40℃。混凝土成型后应及时覆盖，并尽可能避开炎热的白天浇筑混凝土。

（4）在相对湿度较小、风速较大的环境下浇筑混凝土时，采取适当挡风措施，防止混凝土失水过快，此时应避免浇筑有较大暴露面积的构建。雨期施工时，必须有防雨措施。

（5）混凝土养护期间注意采取保温措施，防止混凝土表面温度受环境因素影响（如暴晒、气温骤降等）而发生剧烈变化。养护期间混凝土浇筑体的里表温度不宜超过25℃、混凝土浇筑体表面与大气温差不宜超过20℃。大体积混凝土施工前制定严格的养护方案，控制混凝土内外温差满足设计要求。

（6）混凝土的拆模时间需考虑拆模时的混凝土强度外，还应考虑到拆模时的混凝土温度不能过高。混凝土内部开始降温以前,大风或气温急剧变化时不宜拆模。在炎热和大风干燥季节，应采取逐段拆模、边拆边盖的拆模工艺。

3 结语

大体积混凝土是建筑工程施工的重要组成部分，直接关系到结构的稳定性，因此要提高重视程度[3]。目前大体积混凝土施工技术已经被普遍应用，并且取得了良好成效，但是存在着一些问题，对质量会产生不利影响。为了改善面临的情况，要抓住施工技术要点，不断强化质量意识，提高建筑工程质量，确保达到建设标准。