大体积混凝土裂缝产生的原因及控制措施

李明光

潍坊昌大建设集团有限公司 山东潍坊 261000

潍坊高端质子生产厂房项目，总建筑面积20109.27㎡，建筑高度14.4m，其中地上面积19651.92㎡，地下面积457.35㎡，生产区一层，办公区二层。本工程用于质子加速器的组装、调试，由于对结构有防辐射要求，本工程采用了超过3m厚的混凝土外壳，顶板厚度2m，局部剪力墙厚度达到5m，这对大体积砼的施工质量提出了极高的要求。

1 大体积砼的含义及其特点

首先说明什么是大体积砼：大体积砼的最小构件尺寸都大于等于1m，并且因多种因素容易产生裂缝。概括而言，大体积砼具有以下特点：①体型大。大体积砼构件的尺寸都在1米以上，在本工程中，因为防辐射的要求，部分墙体的厚度甚至达到了5m。②水化热大。混凝土的胶凝材料为水泥，水泥在凝结时会释放出大量的热量，温度会急剧升高。③内外温差大。前面提到，大体积砼自浇筑后，构件内部温度会迅速上升，但混凝土的表面和大气温度却没有如此高的温度，由此造成了构件表里、表外温差这两个指标都相差悬殊。④混凝土方量大。由于构件尺寸大以及浇筑连续性的要求，一次浇筑的数量几百上千方比比皆是，本工程更是达到了近六千方。⑤施工要求技术高。大体积砼构件因为尺寸大，所以模板多为高大模板，且施工环境多在深基坑或水中，因此对施工技术的要求也高[1]。

2 裂缝产生的原因

2.1 水泥及混凝土的收缩

混凝土在凝结硬化时，体积会产生收缩，而且产生的收缩力会受到外界的约束，当混凝土的极限抗拉强度不足以承受产生的收缩时，结构内部就会产生细小的微观裂缝，随着长时间的发展，反映到表面这时就会产生收缩裂缝。

2.2 水泥水化热造成内外温差的变化

水泥在凝结硬化时会产生热量，当浇筑入模后，产生的热量会使混凝土内部的温度将不断升高，随着后期混凝土的不断浇筑，不但前期浇筑所产生的热量被封闭不能及时的散发，而且后面也会有源源不断的热量逐渐积累，混凝土内部的温度将变得非常的高。而外界的气温并没有如此高，由此造成内外温差过大就会导致裂缝的产生。

2.3 安定性裂缝

水泥在凝结硬化过程中，如果安定性不合格，其体积就会产生不均匀的变化，混凝土构件的内部就会产生细微的膨胀性裂纹，外在表现为不规则龟裂。

3 裂缝控制的具体措施

3.1 设计措施

在施工前加强和设计单位的沟通，通过图纸会审时向设计单位提出在较厚剪力墙的中间部位增加构造钢筋，以此来抵抗温差变化及自身收缩产生的应力，提高混凝土的抗裂性能。构造筋的配筋率应合理，选用的构造筋的间距不能过大，钢筋直径不宜超过14mm。

3.2 原材料控制措施

（1）选用合适的水泥。大体积砼应选用低水化热、低收缩的水泥，这有利于减少混凝土内部的水化热和应力收缩，减少裂缝。

（2）选择级配良好的骨料。选用的粗骨料应保证级配的连续性，同时骨料的含泥量也不应过大；砂应选择优质的中粗砂，细度模数控制在2.6-2.9的范围内。

（3）控制好水灰比。在保证质量的前提下，降低水灰比，可以减少水泥用量，达到降低水化热和混凝土内部温度的目的[2]。

（4）掺加合适的外加剂。通过在混凝土中掺缓凝剂，可减缓水泥的凝结硬化速度，有利于热量的散发；也可以掺加适量的减水剂，也有利于降低水化热。

（5）在混凝土中掺加温度较低、冲洗干净的大石块。由于本工程防辐射要求高，故不能采用预留冷凝水管降温的措施。为了降低水化热，本方案选择掺入外墙体积15%的毛石，来降低内部温度达到预防裂缝产生的目的。石块在掺入之前，宜用凉水充分冲洗，尽可能的降低石块本身的温度。石块的掺入可以吸收水化热产生的热量，有利于温度的降低，进一步达到控制裂缝的目的。

3.3 施工过程中的控制措施

（1）优化施工方案，划分好施工段。在浇筑之前，根据工程实际将现场浇筑部位共划分为南北两个区域，施工时先施工北侧区域的混凝土，然后再施工南侧区域的混凝土。在各个施工段采用分层浇筑的方法，在每层浇筑时，尽可能的使下层已浇筑的混凝土产生的热量能更好地散发，达到降温的目的；同时采用跳仓法的施工顺序，避免混凝土的大量堆积，减少水化热。

（2）设置合理的后浇带。由于本工程墙体长度超过70m，需要设置伸缩后浇带，但因为对防辐射要求高，不能产生与射线平行的贯通直缝，所以后浇带应设置成阶梯状，防止射线直接穿透。

（4）浇筑时应加强振捣，提高混凝土的密实性。同时采取二次振捣法，也可以减少裂缝的产生。

（5）采取二次抹压。二次抹压可以将较细裂缝抹除，应在初凝前进行。

（6）如有必要，在混凝土泵送时，可在泵管上覆盖毛毡并洒冷水降温。

3.4 浇筑完成后的控制措施

（1）混凝土浇筑后，应立即采取覆盖保温养护措施，先覆盖一层塑料薄膜，然后在薄膜上覆盖毛毡，最后在毛毡上再覆盖一层薄膜进行养护，并安排专人进行洒水养护，使混凝土表面一直保持湿润，严防脱水；构件的侧模在保证棱角不受伤害时可提前拆除，以利于墙体内热量的散发和对侧面混凝土的养护。

（3）加强对温度的测量和管控，保证各项温度指标在合理范围内，避免出现较大的温度变化。

4 结语

如果大体积砼的裂缝控制不当，不但会影响结构的使用功能，而且还会造成重大的安全隐患，所以这必须要引起我们的重视。只要选用的材料合理、施工及养护得当，就可以尽量避免裂缝的产生，保证工程质量。