大体积混凝土裂缝的预防与控制

郑述海 潘华卫 陈爱民 刘 鹏

(1.山东省建筑科学研究院，山东 济南 250031；2.潍坊市寒亭区质量安全监督站，山东 潍坊 261100； 3.山东宝世达石油装备制造有限公司，山东 东营 257506)

大体积混凝土裂缝的预防与控制

郑述海1潘华卫2陈爱民3刘 鹏1

(1.山东省建筑科学研究院，山东 济南 250031；2.潍坊市寒亭区质量安全监督站，山东 潍坊 261100； 3.山东宝世达石油装备制造有限公司，山东 东营 257506)

通过工程实例，详细介绍了大体积混凝土裂缝产生的原因及危害，并从原材料、施工工艺等方面详细阐述了裂缝的预防与控制措施，为工程技术人员的现场操作提供了参考依据。

大体积混凝土，裂缝，预防，控制

1 概述

随着高层建筑的不断发展，作为现代化建筑主要原材料的混凝土，越来越被广泛的应用。在高层建筑的基础或地下室底板中大部分均采用大体积混凝土，由于混凝土自身的特性，不可避免的会在其内部产生裂缝。这些裂缝有的可能已经切断了结构断面，破坏了结构的整体性和稳定性，危害程度较为严重，称其为贯穿裂缝；有的可能部分切断了结构断面，危害程度比较大，称其为深度裂缝，如果继续发展，可能会演变成贯穿裂缝，其危害程度会加大；还有的裂缝深度、宽度都很小，称其为表面裂缝，这种裂缝有可能会发展成深层裂缝，甚至贯穿裂缝，即使这种裂缝不发展，也可能影响结构的防渗防水性能，严重的需要加固处理和增加防水层。因此在混凝土尤其是大体积混凝土施工中，避免出现裂缝是至关重要的[1]。要解决裂缝问题，首先应该研究裂缝产生的主要原因，再针对原因采取科学合理的预防措施，最后对预防措施的落实效果进行过程监测，便于对裂缝预防措施的改进。

2 混凝土裂缝产生的原因

混凝土裂缝产生的原因是多方面的，包括外部荷载的作用、温度应力的作用以及自身的收缩变形等。外部荷载的作用，主要是施工荷载加载时间没有遵循混凝土硬化的规律，过早加载或者在初凝后、终凝前加载往往会产生裂缝；温度应力的作用，主要是混凝土内部大量的水化热不能尽快散发，造成混凝土内外温差大于25 ℃,温度应力大于混凝土的抗拉极限，从而产生了裂缝；混凝土的收缩变形，主要是由于混凝土中20%的水用于硬化，其余的要蒸发，混凝土处于湿饱和状态，体积会膨胀，水分蒸发后又收缩，这样体积交替变化，对混凝土很不利，容易产生裂缝。

3 混凝土裂缝的预防措施及工程实例

3.1工程实例

山东聊城某大酒店，其主楼为地下1层，地上12层的高层框架结构，主楼建筑面积约28 000 m2，该工程地下室为筏板基础，基础混凝土设计强度等级为C30，浇筑混凝土时属于大体积混凝土施工，在施工过程中，主要从材料选用、配合比设计、混凝土搅拌和浇捣、表面保温设计、降低混凝土内部温度等方面对混凝土裂缝进行了控制和预防。

3.2材料选用

针对不同的工程、不同的设计要求，选用不同的水泥，根据该工程的实际情况，选用了山水集团的东岳牌P.O42.5级中热硅酸盐水泥，满足水泥产品质量标准的Ⅰ级粉煤灰取代15%的水泥，拌合混凝土采用深井水，降低水泥的水化热；掺入缓凝剂，从而减缓水泥水化热的释放速度，这样就从混凝土内部控制了内外温差过大；加入减水剂和低碱膨胀剂，降低水灰比，减少混凝土内部毛细孔的形成，使混凝土的收缩与膨胀剂的膨胀作用部分中和，实践证明基本能够满足减少收缩应力破坏裂缝的要求。同时混凝土中的含碱量能够满足《混凝土结构设计规范》和《混凝土外加剂应用技术规范》的要求，并且严格控制砂石的含泥量和其他杂质含量，石料采用连续多级配，能够减少收缩变形，减少裂缝的产生。

3.3配合比设计[2]

根据该工程的实际情况，其地下室基础混凝土施工配合比设计，水泥用量不能大于400 kg/m3，胶凝材料用量控制在500 kg/m3以内，水胶比0.38以下，采用0.5 mm～4 mm连续级配碎石，在施工中根据砂石含水率及时调整施工配合比，严格控制拌合水的用量，保证水胶比目标的落实。

3.4混凝土的搅拌和浇捣

搅拌和浇捣过程中，严格控制上料顺序和水泥、粉煤灰、缓凝剂、膨胀剂的用量，混凝土要搅拌均匀，分两个班组分别从两端开始，全面分层浇筑，科学组织施工，第二层施工必须在第一层初凝前完成[3,4]，根据混凝土自然流淌于分层浇筑时形成的坡度进行全面振捣，二次复振，振捣时，除遵循补漏振外，切忌过振，每隔20 min～30 min后进行复振，保证混凝土的良好融合；基础外侧需用钢钎捣实，防止漏振，保证混凝土的密实性。减少干缩裂缝，避免混凝土表面温度下降过快而造成混凝土内外温差过大并形成贯通裂缝。

3.5混凝土表面保温设计[5]

该工程混凝土热工计算(以C40为例，S6配合比)每立方米混凝土材料用量如下：

水泥∶粉煤灰∶中砂∶石子(0.5～1)∶石子(1～2)∶石子(2～4)∶水∶膨胀剂∶减水剂=368.9∶65.1∶711∶32∶406∶350∶160∶65.1∶17.4。

混凝土内部水泥水化热引起的绝对温升T=WQ/CR=368.9×334 720/(1 050×2 400)=48.999 3 ℃。

其中，W为每立方米混凝土水泥用量，kg/m3；Q为单位水泥水化热，J/(kg·K)；C为混凝土比热，J/(kg·K)；R为混凝土容重，kg/m2。

混凝土内部最高温度与室外温度差：48.999 3×0.65=31.85 ℃。

为保证内外温差在25 ℃以内，混凝土表面保温后温度要比室外温度高31.85 ℃-25 ℃=6.85 ℃以上，试验表明在混凝土表面覆盖一层黑色薄膜和两层草袋保温，利用水泥水化热提高表面温度，能够满足混凝土内外温差的要求。

3.6降低混凝土内部温度的措施

地下室基础施工过程中，在混凝土内距上下表面各500 mm处预埋一层φ48钢管，水平距离1.5 m，上下层钢管连通，从地下抽水直接进入下层管，水从上层管流出，用于养护混凝土，不再重复循环，为了监控降温效果，预先把测温线的附着杆绑在钢筋上，注意温敏元件不得接触钢筋，超出板面至少20 cm的插头用塑料袋罩好并保持干燥清洁，均匀布置测温点，混凝土浇筑后的前7天每2 h测一次，后7天每4 h测一次，根据测量结果落实降温措施，并对测温结果进行分析，确保内外温差在25 ℃以内。

3.7混凝土的成品保护与养护

在混凝土浇捣过程中及时校核钢筋预留、预埋的位置，确保满足设计要求，混凝土终凝后及时覆盖，按时养护，保证14 d内混凝土保持湿润，切忌干湿交替，否则会造成混凝土体积的交替涨缩，容易产生裂缝。

4 结语

在该大酒店主楼工程地下室筏板基础大体积混凝土的施工过程中，由于以上措施的有效落实，施工完毕后，混凝土表面基本无裂缝，少量出现的裂缝，经过一段时间的观察，部分宽度较小的裂缝基本消失。

因此在施工过程中，注意总结经验，从材料选用、配合比设计、混凝土搅拌和浇捣等环节严格控制，并注意表面温度与内部温度的设计，严格养护措施，大体积混凝土的裂缝是可以预防和控制的。

[1] 王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社，2002.

[2] 《建筑施工手册》编写组.建筑施工手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.

[3] 莫少熊.大体积基础混凝土分层浇筑技术探讨[J].科技信息(科学教研),2007(11):33-34.

[4] 王俊宇.大体积混凝土的浇筑与养护[J].建设科技,2009(11):23-25.

[5] 葛利强,赵传喜.大体积混凝土裂缝的预防与控制[J].技术与市场，2012(4):77-78.

Preventionandcontrolofcracksinmassconcrete

ZhengShuhai1PanHuawei2ChenAimin3LiuPeng1

(1.ShandongProvincialAcademyofBuildingResearch,Jinan250031,China; 2.WeifangHantingQualitySecuritySupervisionStation,Weifang261100,China; 3.ShandongBaoshidaPetrolumStorageandManufacureCo.,Ltd,Dongying257506,China)

Through the project example, introduced in detail the large volume concrete cracks causes and harm, and from raw materials, construction technology and other aspects in detail elaborated the preventive and control measures of cracks, and provides reference basis for the field of engineering and technical personnel of the operation.

mass concrete, crack, prevention, control

1009-6825(2017)30-0099-02

2017-08-17

郑述海(1978- )，男，工程师

TU312.3

A