浅析在施工中的大体积混凝土裂缝控制

张光宁

摘 要：大體积混凝土结构物施工时技术难度较大，并容易产生裂缝。本文分析了大体积混凝土施工过程中裂缝产生的原因，并结合实际的工程提出相应的防控措施，产生了一定的效果。

关键词：大体积混凝土;裂缝;原因;防控措施

中图分类号：TU755.7 文献标识码：A

1 工程概况

江苏某高速公路项目主要工程量有：路基挖方：5.4万m3，路基填方147万m3，湿喷桩16.9万延米，双向土工格栅4.1万m2，碎石土回填1.7万m3;设通道32处，涵洞35道，其中大型的通道两座。

1#通道，通道结构形式为34.18*8*4，一次浇筑混凝土量为572.9m3，采用C30混凝土浇筑。

2#通道，通道结构形式为34.11*8*4，一次浇筑混凝土量为571.7m3，采用C30混凝土浇筑。

2 大体积混凝土裂缝产生的原因分析

2.1 混凝土的收缩的影响

混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收缩。混凝土在不受外力的情况下的这种自发变形受到外部约束时，将在混凝土中产生拉应力，使得混凝土开裂。引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩。初期主要是水泥水化凝固结硬过程中产生的体积变化，后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。

2.2 外界气温、湿度变化

大体积混凝土结构在施工期间，外界气温的变化对裂缝的产生有着很大的影响。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也就会愈高;如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温度梯度。如果外界温度下降过快，会造成很大的温度应力，极易引发混凝土的开裂。另外外界的湿度对混凝土的裂缝也有很大的影响，外界的湿度降低会加速混凝土的干缩，也会导致混凝土裂缝的产生。

2.3 水泥水化热的影响

水泥水化过程中放出大量的热，因为混凝土内部和表面的散热条件不同，因此混凝土中心温度很高，这样就会形成温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝。

2.4 外部荷载的影响

结构物在施工及使用过程中承受两大类荷载，第一类荷载，包括永久荷载、可变荷载、风雪的荷载等;第二类荷载，包括温度、收缩及不均匀沉陷等。外界温度的变化对混凝土的影响也不容忽视。

3 本工程采用的防治方法和取得的效果

（1）适当延长混凝土的脱模时间。混凝土的早期强度没有形成之前不能脱模。一般脱模时间：夏天在浇筑日期5天之后为佳;冬天在浇筑日期7天之后为佳。非承重的可适当提前。

（2）选择适当的配合比。①本工程采用5 mm～31.5 mm碎石连续级配，最佳粗细骨料级配，增加混凝土密实度，减少收缩、徐变。②在配合比中加入粉煤灰，由于粉煤灰中含有大量的硅、铝氧化物，这些硅铝氧化物能够与水泥的水化产物进行二次反应，是其活性的来源，可以取代部分水泥，从而减少水泥用量，降低混凝土的热胀。③在配合比中使用外加剂。外加剂的主要作用是改善混凝土的和易性，降低水灰比，提高混凝土强度或在保持混凝土一定强度时减少水泥用量，减小水化热的产生。

（3）加强后期养护混凝土养护主要是保持适当的温度和湿度条件。保温能减少混凝土表面的热扩散，降低混凝土表层的温差，防止表面裂缝。混凝土浇注完毕后即转入养护阶段。本工程采用了三项养护措施：混凝土表面收光后立即覆盖一层塑料薄膜，以防止早期失水出现塑性裂缝;根据测温结果，适时在塑料薄膜上覆盖两层土工布保温;在塑料薄膜下适时补水，以保证水泥发挥补偿收缩作用的充分条件。在气温较高（尤其超过30℃）时，浇水养护是保证砼强度的关键。工地现场使用小型水泵浇水，并在砼浇筑12小时内对砼覆盖塑料薄膜养护。薄膜养护采用一次性材料，始终保持塑料薄膜内有凝结水，后续工序应尽量避免对塑料薄膜的破坏。避免了混凝土因干燥而产生干缩裂纹。养护一般在7天以上。

（4）优化浇筑工艺，面分层，薄层浇筑，连续推进。浇注过程中要进行振捣方可密实，振捣时间应均匀一致以表面泛浆为宜，间距要均匀，以振捣力波及范围重叠二分之一为宜，浇注完毕后，表面要压实、抹平，以防止表面裂缝;浇注混凝土要求分层浇注、分层流水振捣，同时要保证上层混凝土在下层初凝前结合紧密;避免纵向施工缝、提高结构整体性和抗剪性能;尽量避开在太阳辐射较高的时间浇筑。对已浇筑的混凝土，在终凝前进行二次振动，可排除混凝土因泌水，在石子、水平钢筋下部形成的空隙和水分，提高粘结力和抗拉强度，并减少内部裂缝与气孔，提高抗裂性。

（5）1#通道一脱模时间为5天，后期养护没有采用塑料薄膜和土工布。在施工后一个月左右出现两条裂缝。

（6）2#通道脱模时间为7天，后期养护采用塑料薄膜和土工布等养护措施。在施工后到目前为止还没有出现裂缝，取得了较好的效果。

4 其它防治大体积混凝土裂缝的方法

（1）选择合适的原材料。混凝土的收缩裂缝往往在施工的早期就产生了，其自身收缩是混凝土硬化过程中水泥与水发生水化反应生成新的化学物质，导致自身体积缩小。混凝土自身收缩的大小与水灰比、细掺料的活性、水泥细度等因素有关。用水量越大，水灰比越高，混凝土收缩越大;水泥细度越大，混凝土的收缩越大，且发生的收缩时间越长;因此选用大的骨料，并尽可能的多用骨料，则可以减小干缩，同时要严格控制粗细骨料的含泥量。

（2）控制混凝土的出场温度。混凝土的拌制过程中，要严格控制原材料计量准确，同时严格控制混凝土出机塌落度;要尽量降低混凝土拌合物出机口温度，拌合物可采取以下两种降温措施：一是送冷风对拌和物进行冷却，二是加冰拌合，一般使新拌混凝土的温度控制在6℃左右。

（3）降低混凝土内外温差，“内排”并“外保”，一般要求混凝土内外温差不超过25℃，具体实施办法为：①降温冷却水管布设：在浇筑墙体混凝土前，钢筋绑扎好后立模前预先在混凝土内按1 m的层距布设降温冷却水管，混凝土浇注完成后，即可在该层水管内通水。通过水循环，带走砼内部的热量，使混凝土内部的温度降低到要求的限度。②搅拌工艺：采用二次投料的净浆裹石或砂浆裹石工艺，可以有效地防止水分聚集在水泥砂浆和石子的界面上，使硬化后界面过渡层结构致密、粘结力增大，从而节约水泥，并进一步减少水化热和裂缝。③振捣工艺：混凝土分层浇筑，分层振捣，适当控制入模厚度和振动技术，每层浇筑厚度为40 cm，设置施工缝联结钢筋。待每薄层混凝土全断面布料振捣完毕，再从一头向另一头循环浇筑。

5 结语

大体积混凝土的裂缝特别是表面裂缝，主要是由于内外温差过大产生的。对大体积混凝土这种拉应力较大，容易超过混凝土抗拉强度而产生裂缝。

因此，加强养护是防止混凝土开裂的关键之一。要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待，采用合理的方法进行处理，并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，在养护中要加强温度监测和管理，及时调整保温和养护措施，延缓升降温速率，保证混凝土不开裂，有效的确保混凝土的施工质量。有些桥梁大体积承台或桥台的施工还可以在混凝土内掺入适量的块石，减少水泥水化热使混凝土的温度升高，避免裂缝的产生。通过对南通至洋口港区高速公路TY-TZ1施工标两个大型通道的施工总结，为今后的类似工程施工积累了施工经验。

参考文献：

[1]叶琳昌，沈义.大体积混凝土施工[M].北京：中国建筑工业出版社，1987.

[2]段峥，马朝雪，王莉莉.现浇大体积混凝土裂缝的成因与防治[J].混凝土，2003，25（05）：48-58.