防止大体积混凝土裂缝的施工措施

张黎明

（浙江东方蓝海置地有限公司，浙江 嘉兴 314000）

1 大体积混凝土裂缝问题的分析

1.1 温度变形

混凝土的温度变形由两部分组成：（1）在混凝土硬化过程中，由于水泥的水化产生大量热量，大体积混凝土内部因为散热慢而使其温度升高，产生内外温差，内部混凝土膨胀，而外部混凝土经散热，温度降低而收缩，形成表面裂缝。（2）由于环境温度的变化，根据混凝土热胀冷缩的性质，在温度下降后混凝土必将产生收缩而产生拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉应力时，将产生裂缝。

1.2 干缩变形

混凝土的干缩变形是由于混凝土中水分蒸发而引起的。当混凝土在空气中硬化时，其中的水分会逐渐蒸发，使水泥石中的胶凝体逐渐干燥而产生收缩，从而产生干缩变形。在混凝土受到某种约束的情况下，干缩变形会使混凝土出现较大的拉应力，特别是在初凝阶段，由于混凝土抗拉强度十分低，容易引起混凝土开裂。

1.3 荷载作用下变形

在荷载作用下，当构件界面产生拉应力时，会引起拉伸变形，当构件截面产生压应力时，会引起压缩变形。当截面上的拉应力大于混凝土的抗拉强度时，构件就会产生裂缝。

2 大体积混凝土施工技术

2.1 技术方案的论证

在浇筑混凝土的施工前组织业主、监理、混凝土搅拌站和总包方的有关专家进行方案的技术论证。对搅拌站的混凝土的要求；对施工现场的生产准备情况的要求；对现场浇注顺序和机械布置，车辆调度的要求；对周边施工道路通行状况和居民情况的了解；突发事件的应急预案。

2.2 混凝土原材料选型

2.2.1 水泥的选择

大体积混凝土选用的水泥要控制水化热、碱含量等。水泥供应充足，保证能力强，碱含量指标0.69%，各项指标均满足GB175-1999规定的要求。

2.2.2 骨料的选择

砂：采用低碱活性集料，砂子细度模数在2.3～2.6之间，含泥量小于2%；砂各项指标均满足JGJ52-92所规定的要求，且为B种低碱活性集料。

石：选用低碱活性集料，石子的最大粒径为25mm，含泥量少于1%，各项指标均满足JGJ53-92规定的要求，且为B种低碱活性集料。

2.2.3 外加剂的选择

密实剂：它的掺入一方面起抗渗防水作用，另一方面可以对混凝土收缩进行补偿，对防裂有积极的作用，各项指标符合JC476-2001规定的要求。

防冻剂：冬季施工选用复合外加剂（液），其具有减水、泵送、缓凝、防冻等作用。选用该防冻剂基于以下几方面考虑：降低水灰比，减小单方用水量；改善砼和易性，便于施工；适当延长砼凝结时间，减小坍落度损失值，增加砼可泵性，同时延长水泥的集中放热时间，便于大体积砼施工；提高混凝土的抗冻性能，防止混凝土在负温下受冻。

2.2.4 配合比的设计

为了保证工程混凝土的质量，在混凝土配合比设计上提高混凝土抗渗等级0.2mpa，水灰比控制在0.4~0.5。砂率控制在40%~45%，混凝土胶凝材料控制在440kg/m3之内。初凝时间控制在12小时以上。基于上述的要求并结合原材料及实际施工经验，初步确定混凝土的水灰比为0.40，砂率为43%进行混凝土配合比的设计。

2.2.5 碱含量的计算

碱含量=水泥带入碱量+外加剂带入的碱量+粉煤灰带入的碱量×15%+矿渣粉带入碱量×50%

氯离子含量＝氯离子的含量=（水泥带入的氯离子量+外加剂带入的氯离子量+膨胀剂带入的氯离子量）÷（胶凝材料的用量）

按照上述进行计算，碱和氯离子的含量计算结果见下表

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2.2.6 混凝土坍落度的要求：

混凝土的出机坍落度控制在18±2cm，确保混凝土到达工地时的坍落度为16±2cm。

3 温度的控制和防止裂缝的措施

3.1 采用改善骨料级配，用干硬性混凝土，掺混合料，加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量。

3.2 搅拌混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度。

3.3 热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，最好控制在500mm以内，以便于表面散热；第二层浇筑必须在第一段砼初凝前浇筑完毕。

3.4 根据混凝土浇注面积，在混凝土上中下部设置一定数量测温管，定时测定内外温度，前4天每2h测一次，5－7天每4h测一次，8－15天每天一次，并及时记录，确保混凝土内外温差控制在25以内，做到及时观察，出现温度超偏，可通过调整养护方式来降低温差。

3.5 规定合理的拆模时间，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度，加强保温养护措施，现场通常采取措施为混凝土浇注后先覆盖一层塑料薄膜，用麻袋装锯末，厚度80～100mm进行中层覆盖，最后覆盖1-2层100mm厚岩棉被。

3.6 夏季施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面及侧边，设置专人撒水养护时间不少于14d，有条件的应对基础侧边进行覆土掩盖，避免内部水分蒸发过快，产生裂缝。

改善约束条件的措施是：（1）合理地分区分块；（2）避免基础过大起伏；（3）合理的安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露。

此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加强养护，防止表面干缩，特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要，应特别主注意避免产生贯穿裂缝，出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的，因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。

在混凝土浇筑初期，由于水化热的散发，表面引起相当大的拉应力，此时表面温度亦较气温为高，此时拆除模板，表面温度骤降，必然引起温度梯度，从而在表面附加一拉应力，与水化热应力叠加，再加上混凝土干缩，表面拉应力达到很大的数值，就有导致裂缝的危险。但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一些轻型保温材料，如泡沫海绵等，对于防止混凝土表面产生过大的拉应力，具有显著的效果。加筋对大体积混凝土的温度应力影响很小，因为大体积混凝土的含筋率极低，只是对一般钢筋混凝土有影响。在温度不太高及应力低于屈服极限的条件下，钢的各项性能是稳定，而与应力状态、时间及温度无关。钢的线胀系数与混凝土的线胀系数相差很小，在温度变化时两者间只发生很小的内应力。由于钢的弹性模量为混凝土弹性模量的7~15倍，当内混凝土应力达到抗拉强度而开裂时，钢筋的应力将不超过 100~200kg/cm2，因此，在混凝土中想要利用钢筋来防止细小裂缝的出现很困难，但加筋后结构内的裂缝一般就变的数目多、间距小、宽度与深度较小了。

4 混凝土的早期养护

实践证明，混凝土常见的裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，其主要原因是温度梯度造成的，寒冷地区的温度骤降也是容易形成裂缝的。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要；从温度应力观点出发，现场保温应达到下述要求：防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度，防止表面裂缝；防止混凝土超冷，应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土的使用期的稳定温度；防止老混凝土过冷，以减少新老混凝土间的约束。

5 结束语

5.1 大体积混凝土的施工技术难点在于防裂，重点在于采取科学技术方案。

5.2 大体积混凝土产生裂缝的原因是多方面的，源头是严把混凝土原材料质量关，重中之重是做好外加挤选型，并做到混凝土配合比设计，在满足强度的前提下严格控制水泥用量。选用低水化热水泥，是控制裂缝的有效途径，掺用膨胀剂和粉煤灰，可抵消混凝土冷缝和干缩裂缝。

5.3 做到覆盖保温，严格控制混凝土内外温差，同时应加强混凝土养护。

以上讨论的只是控制裂缝的技术措施，实际施工中合理的施工组织、现场准备、信息监测等工作是保证技术措施的关键，必须给予足够的关注。

[1]蔡文尧.《大体积混凝土裂缝的分析和施工技术措施》《混凝土》杂志2005年第10期

[2]郭正兴,李金根.建筑施工[M].南京:东南大学出版社,1996

[3]陈志明,管大庆.17000m3混凝土底板连续浇注技术[J].施工技术,1994,(11):7-1