大体积混凝土施工方法及裂缝产生的原因分析

熊茂辉

摘要：大体积混凝土结构物施工技术难度大，容易引发许多影响使用安全的质量隐患。从混凝土内部温度分布情况及其变化规律着手，分析了大体积混凝土施工过程中裂缝产生的原因。

关键词：大体积混凝土；裂缝；原因；分析

贵阳市某工程基础采用预制静压桩柱下独立基础和整体筏板基础，南北轴线长50m，东西轴线84m片筏板基础板厚1500mm，局部位混凝土深约5.6m，属于典型的大体积混凝土。混凝土强度等级C45P6。墙、柱为C60P8，混凝土量1700m3。大体积混凝土底板施工具有水化热高、收缩量大、容易开裂等特点，是一个施工重点和难点部位，按照后浇带分段施工。采用hbt60c混凝土泵施工。

下面就大体积混凝土的施工方法及施工中裂缝产生的原因进行分析。

1 施工方法

1.1 底板标高的控制

底板钢筋绑扎前，将主轴线引至防水找平层（竖向）上，作出标志，弹出墨线。根据临时标准点，在底板墙、柱钢筋上，用红油漆标出该层+50cm线。浇筑混凝土时每个开间用小白线拉对角线控制标高。

1.2 材料控制

（1）水泥：优先采用低强度水泥，水泥含碱量应小于0.6%，此外，应进行水化热检验，7d水化热不宜大于250KJ/Kg。

（2）骨料：粗骨料应采取连续级配或合理的掺配比例，含泥量不得大于1%，泥块含量不得大于0.25%；细骨料选用粗砂或中砂，含泥量不得大于1%，泥块含量不得大于0.5%。

（3）掺合料：优先采用磨细矿粉，因其比粉煤灰更具耐久性，更有效降低每立方米砼中的水泥用量。

（4）膨胀剂：掺入适量膨胀剂，它能对砼起补偿收缩作用，减少砼的温度应力，但含碱量不应大于0.75%。

（5）外加剂：选用低收缩率的外加剂，应有7d、28d收缩率试验报告，任何龄期砼的收缩率均不得大于基准砼的收缩率、外加剂每立方米砼带入碱量不得超过1Kg，选用高效的缓凝剂和减水剂，减少水泥用量，推迟水化热的峰值期。

1.3 优化混凝土配合比

（1）现场砼坍落度：泵送宜为80～140mm，坍落度允许偏差±15mm，到达现场坍落度损失不应大于30mm/h，总损失不应大于60mm。

（2）尽可能降低砼的干缩与温差收缩，由于砼最高纯热值温升Tmax与每m3砼内的水泥用量成线性正比关系，应根据选用的原材料不同、水泥试验的富余标号不同，进行各种试配，最后确定最佳配合比。

1.4 整体筏板基础混凝土浇注与振捣

先浇筑底板混凝土，到达电梯井、积水坑时，由地泵集中浇电梯坑，积水坑底板。然后浇筑大面底板混凝土，最后浇外墙导墙。

底板板厚1500mm，底板混凝土浇筑采用分层、分段施工，底板分3层浇筑，每层浇筑厚度为500㎜，采用测杆检查分层厚度。在已浇筑的下层混凝土尚未初凝前，开始浇上一层，逐层进行，直至浇筑完成，为了不使混凝土在浇筑过程中出现冷缝，初凝时间不小于8h。

大体积混凝土施工测温孔的留置原则：水平间距6m左右；距边缘不大于3m，孔深详见图示，采用ф20薄壁铁管端封闭预埋，用作测温。绘制测温孔布置详见图，并编号，施工时按图施工。委派责任心较强、培训合格的人员负责测温工作，及时准确记录，测温过程中发现温差超过25℃时及时报告工地技术人员，采取必要措施。

在混凝土浇筑之后，做好混凝土的保湿养护，保温措施采用边成型边灌水50mm～60mm深，即控制大体积混凝土散热，又防止混凝土温度过高表面失水。混凝土强度未达到1.2mpa前不允许上人施工。

后浇带：混凝土继续浇筑混凝土前，要将其表面凿毛，清除浮浆，使之露出石子，用水冲洗后保持湿润。

混凝土振捣：φ50振动棒移动间距≤600mm，不得漏振，欠振或过振，每根振动棒配2名工人。振动时，振动棒应快插慢拔。

1.5 混凝土养护措施

（1）养护是大体积混凝土施工中一项十分关键的工作。

为保证新浇砼有适宜的硬化条件，防止早期干缩产生裂缝，大体积砼浇筑完毕后，要加以覆盖和浇水养护，普通硅酸盐水泥拌制的砼不得少于14天；其它水泥不少于21天。养护方法分降温法和保温法，夏季施工时一般可使用草袋覆盖、洒水、蓄水养护或喷刷养生液养护；冬季施工时，由于环境气温较低，一般可利用保温材料提高新浇筑砼表面和四周温度，减少砼的内外温差。

（2）在混凝土养护阶段的温度控制应遵循以下几点

1）为了掌握大体积砼的温升和降温的变化规律以及各种材料在各种条件下的温度影响，需要对砼进行温度监测控制。大体积砼的温度变化在1～72h变化最大，这段时间要每2h测量一次，4～7d每4h测量一次，其后为8h一次，整个测量过程时间不少于20d，并作详细记录，整理绘制温度曲线。测温可采用埋钢管和采用测温装置等方法。

2）经测温如观测到砼内部最高温度与大气温度之差超过规定极限值时，要立即采取降温措施，降低砼内部温度，控制砼内部裂缝的产生，常见的方法有导温管加冷却水循环方法来降低砼内部温度。

2 大体积混凝土裂缝类型

2.1 表面裂缝

这种裂缝在混凝土升温阶段和降温阶段都有可能发生，在混凝土热量通过表面向周围环境散发过程中，表面温度低于内部温度，形成内外温差。当这种温差沿着厚度方向呈非线性分布时，引起混凝土的非均匀变形。起初混凝土处于塑性状态，凝结硬化过程中，其弹性模量随强度不断增长，当温差产生的拉应力超过当时混凝土的极限抗拉强度时，就会在混凝土表面产生裂缝。

2.2 贯穿裂缝

这种裂缝一般发生在降温阶段，大体积混凝土基础呈降渐收缩状态，降温收缩受到基底及自身约束作用，产生很大的收缩应力（拉应力），当拉应力超过当时混凝土的极限抗拉强度时，就会在混凝土中产生收缩裂缝。这种收缩裂缝有时会贯穿全断面，成为结构裂缝。基底及自身构造约束作用越强，平均温度峰值越高，贯穿裂缝出现的可能性越大。降温阶段经历时间较长，大约从3d～5d开始，延续1个月或更长时间。降温收缩与混凝土硬化收缩呈叠加趋势，硬化收缩会大幅度加剧裂缝出现的可能性与程度。

2.3 深层裂缝

深层裂缝部分地切断了结构断面，也有一定危害性。

3 大体积混凝土产生裂缝的原因

混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格(如碱骨料反应)，模板变形，基础不均匀沉降等，归纳起来主要有以下几点。

外界气温变化。大体积混凝土在施工阶段，它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降，会大大增加内外层混凝土温差，这对大体积混凝土是极为不利的。温度应力是由于温差引起温度变形而造成的，温差愈大，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，混凝土内部的最高温度一般可达60℃-65℃，并且有较长的延续时间。因此，应采取温度控制措施，防止混凝土内外温差引起的温度应力。

混凝土的收缩。混凝土中约20％的水分是水泥硬化所必需的，而约80％的水分要蒸发，多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后，再处于水饱和状态，还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化，在混凝土内部产生很大的收缩应力，导致混凝土的裂缝。影响混凝土收缩，主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺、养护条件等。

水泥水化热。水泥在水化过程中要释放出一定的热量，而大体积混凝土结构断面较厚，表面系数相对较小，所以水泥产生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去，以至于越积越高，使内外温差增大，产生温度应力和收缩应力。水化热产生的混凝土内部最高温度，多发生在浇筑后的最初3天至5天，以后逐渐降低，这与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关。结构裂缝主要是由降温和收缩引起的，前者引起外约束，是导致贯通裂缝的主要原因；后者引起自约束，主要引起表面裂缝。因此在降温阶段，如果温差较大，则早期出现裂缝的可能性较大。

约束条件。大体积混凝土与地基浇在一起，早期混凝土温度上升时，混凝土膨胀受到地基约束会产生压应力；当后期温度下降时，混凝土收缩受到地基约束便会产生拉应力。由于混凝土的抗压性能优于抗拉性能，所以在受压时一般不会出现裂缝，而在受拉时，当拉应力大于混凝土的抗拉强度时，就会在混凝土中出现垂直裂缝。

4 结束语

大体积混凝土施工中的裂缝控制是一个系统工程，在工程实践中要根据具体的要求进行控制，不可盲目地严格要求从而带来大量的浪费。同时，要从设计、施工、材料等各个方面综合采取措施，来控制裂缝的产生和开展，只有这样才能取得预期的效果。