大体积混凝土裂缝控制与施工技术研究

童元玲

摘要：随着我国经济建设的发展，建筑业也随之发展起来，越来越多的复杂体系的建筑物出现在我们的生活之中。混凝土作为建筑材料之一被广泛应用在各个建筑领域。而大体积混凝土的裂缝问题越来越被人们所注视。本文分析了大体积混凝土裂缝的防治措施及其施工技术。

关键词：大体积混凝土；裂缝；防治；技术

中图分类号： TV544+.91 文献标识码： A

一、大体积混凝土结构设计与施工的特点

1、大体积混凝土的结构断面尺寸通常较大，混凝土施工浇筑后，由于水泥水化释放大量热量，导致内部温度急剧上升，该阶段弹性模量较小，但混凝土徐变量较大，升温引起的压力较小。当温度逐渐降低时，弹性模量较大，徐变量较小，约束应力条件下产生较大的拉应力。

2、大体积混凝土结构一年四季中通常暴露于室外，外露构件与水、空气接触，气温升降与水温的干湿交替变化，导致大体积混凝土结构引起较大的张拉应力。

3、大体积混凝土工程结构通常为素混凝土或配筋数量较少，当结构承受拉应力时，需混凝土自身承受，因此，在结构设计中通常要求不出现拉应力或拉应力较小。

4、大体积混凝土结构在施工过程中，由于内部温度变化产生较大的拉应力。导致结构中出现温度裂缝，使用过程中微裂缝进一步扩张或延生。由此可见，要防止大体积混凝土结构中出现危害性的裂缝，须精心设计、施工，才能使裂缝得以有效控制。

二、大体积混凝土常见裂缝类型

1、贯穿性裂缝

这种裂缝特征是由交界面向上延伸，靠近基底最大而在上部较小，严重的会破坏结构的整体性、耐久性、防水性和稳定性等，影响正常使用，危害严重。其产生的原因是温度应力作用的结果。在混凝土降温阶段，热量逐渐散发，因温度逐渐下降使混凝土体积产生收缩，同时，在硬化过程中因多余水份蒸发及碳化等原因使混凝土产生收缩变形，受到地基和结构边界条件的约束（外约束），不能自由变形，从而产生温度应力（拉应力），当两种应力叠加超过混凝土的抗拉极限强度时，则在混凝土的底面交界处附近以至混凝土中产生收缩裂缝。

2、表面裂缝

这种裂缝的产生与混凝土的内外温差有密切的关系。大体积混凝土结构，浇筑后水泥的水化热很大，由于混凝土体积大，聚积在内部的水泥水化热不易散发，混凝土的内部温度将显著升高。而混凝土表面则散热较快，这样形成较大的内外温差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。如果在混凝土表面附近存在较大的温度梯度，就会引起较大的表面拉应力，此时混凝土的龄期很短，抗拉强度很低，如果温差产生的表面拉应力，超过此时的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土表面产生表面裂縫。

三、大体积混凝土裂缝的控制对策与施工技术

1、合理设置施工缝，控制混凝土温度

大体积混凝土工程施工准备工作前，应编制详实的施工组织设计，从降低浇筑块温升、控制混凝土裂缝以及便于大体积混凝土施工的角度出发，对基础结构混凝土的强度等级、配筋、基础底面滑动及变形缝、施工缝的设置提出要求，选择合理的结构形式与施工缝布置方式。

对施工阶段大体积混凝土浇筑时，应对温度以及收缩应力进行验算，以确定施工阶段大体积混凝土浇筑块体的升温降值、内外温差及降温速度等控制指标。为防止底板和墙板、墙板间每个施工流水段约束应力的相互作用以及墙板施工区段出现边缘效应产生裂缝，薄弱环节应适当增大配筋率，以提高混凝土极限拉应力，从而控制裂缝的出现。

2、优选原材料

2.1水泥

要尽量采取早期水化热低的水泥。由于水泥的水化热是矿物成分与细度的函数，要降低水泥的水化热，主要是选择适宜的矿物组成和调整水泥的细度模数。硅酸盐水泥的矿物组成主要有C3S、C2S、C3A和C4AF。试验表明：水泥中铝酸三钙（C3A）和硅酸三钙（C3S）含量高，水化热较高，所以，为了减少水泥的水化热，必须降低熟料中C3A和C3S的含量。在施工中一般采用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。另外，在不影响水泥活性的情况下，要尽量使水泥的细度适当减小，因为水泥的细度会影响水化热的放热速率。

2.2掺加粉煤灰

粉煤灰具有一定活性，不但可以代替部分水泥，而且能改善混凝土的粘塑性，工程实践表明，在混凝土中掺入一定数量的粉煤灰，可改善混凝土的和易性、可泵性，降低混凝土的水化热。与此同时，掺加粉煤灰后早期抗拉强度及早期极限拉伸量均有少量降低，但混凝土后期强度升高。

3、提高混凝土施工质量

3.1控制浇灌温度。为降低混凝土出料、卸料、泵送以及浇灌振捣后的温度，降低结构内外温差，需按季节采取相应措施，如夏季施工时，在浇灌混凝土采用一定的坡度、薄层浇灌、循序推进、一次到顶等措施从而缩小混凝土暴露面积以及加快浇灌速度，缩短浇灌时间。在冬季施工时，应保证保温浇灌、保温养护，一般可利用混凝土本身散发的水化热养护，在混凝土没有达到允许临界强度之前，防止冻害现象发生。

3.2提高搅拌工艺。施工搅拌混凝土时，先将水、水泥和砂拌和后，再投放石子进行搅拌，其主要优点是无泌水现象，混凝土上下层强度差减少，可有效的防止水分向石子与水泥砂浆面层集中，使硬化后的界面过渡层结构致密、粘结加强，该搅拌工艺被称为“裹砂法”，也可称为二次投料法。

4、构造设计上采取的防裂措施

大体积混凝土体积庞大，施工周期一般较长，依据结构受力情况（如悬索桥锚碇受力是逐步参与的，施工期仅承受自重和施工过程产生的次应力，此阶段受力不足其最终受力的30%），可合理的确定混凝土评定验收龄期，打破正常标准28 d的评定验收龄期，改为60 d或更多天，评定验收龄期充分考虑混凝土的后期强度，从而减低设计标号，达到减少混凝土水泥用量，降低水化热的目的。

5、表面保温与保湿

防止混凝土开裂的一个重要原则是尽可能使新浇筑混凝土少失水分以及内外温差控制在允许范围内（不大于250C）。混凝土表面干燥或水分蒸发过快和温度下降幅度较大时，都足以引起表面混凝土开裂且裂缝会向内伸展。因此，要尽量长时间地保温和保持混凝土表面湿润，让其表面慢慢冷却、干燥，使混凝土能够增长强度以抵抗开裂拉应力。主要有蓄水养护和覆盖洒水养护2种方式，养护时间一般不少于14d.

6、加强技术管理

加强技术管理，加强原材料的检验、试验工作。施工中严格按照方案及交底的要求指导施工，明确分工，责任到人。加强计量监测工作，定时检查并做好详细记录，认真对待浇筑过程中可能出现的冷缝，并采取措施加以杜绝。在变截面施工前，一定要加强预测，并保证预测的科学性。实施过程中，要切实落实施工方案。

四、裂缝的处理措施

1、表面修补法 主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝的处理：在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝士表面涂刷油漆、沥青等防腐材料，以及在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布控制其发展等。  2、灌浆、嵌逢封堵法 灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补，它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法，它通常是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性或刚性止水材料，以达到封闭裂缝的目的。 常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等；常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。

结束语

综上所述，大体积混凝土在建筑工程中的应用十分广泛，通过对大体积混凝土的施工进行分析，同时分析施工中出现裂缝的原因以及具体的裂缝控制措施，可以很好的提高大体积混凝土的施工水平，保证工程的质量。

参考文献

[1] 欧阳亮.  建筑工程地下室大体积混凝土施工质量控制[J]. 江西建材. 2012(03).

[2] 田娜,吴钊贤.  浅谈大体积混凝土裂缝的成因与防控[J]. 科技创新导报. 2010(34).