简析大体积混凝土裂缝产生的原因及控制措施

简析大体积混凝土裂缝产生的原因及控制措施

劳健荣

广东耀南建筑工程有限公司

摘要：我国经过四十年来改革开放快速发展，越来越多的大规模建筑工程项目上马，建设工程中使用到的大体积混凝土技术也得到广泛应用，由此引起的大体积混凝土施工的裂缝问题越来越多，施工过程中针对混凝土产生裂缝问题采取有效应对措施成为当前施工中需要解决的问题。本文对建筑工程中大体积混凝土施工中产生裂缝原因进行剖析，阐述相关施工技术，提出减少裂缝产生的控制应对措施。

关键词：建筑工程；大体积混凝土；裂缝控制；原因

一、引言

我国当前快速发展的城市化进程对建筑工程的需求不断上升，建筑工程项目规模越来越大，大体积混凝土施工技术也得到大力推广，成为施工主流技术之一。但由于城市施工周围环境复杂加上大体积混凝土施工难度大，需要掌握科学的控制工艺，在浇筑和养护过程中应用不当，产生的混凝土结构裂缝难以避免，影响建筑工程项目整体的正常使用功能和寿命，整体结构防水功能和耐久性的质量无法得以保证。因此，如何加强大体积混凝土施工技术控制措施是当前施工单位亟待解决的问题。

二、建筑工程大体积混凝土裂缝的产生原因

1、水化热析放过多

大体积混凝土施工中大量使用水泥，水泥在硬化过程中析放出大量水化热量，导致浇筑的混凝土结构内部温度快速上升，混凝土结构内外温度差不断增大，内部产生的水化热无法在短时间内吸收消散，这样一来，混凝土结构内外温差不断变大产生应力，应力作用过大时直接导致混凝土结构产生裂缝，直接影响到结构的安全性和整体稳定性。

2、内部约束力影响大

在现场浇筑的大体积混凝土通常土方量较多、体积比较大，对地基内部产生一定的约束力，外部约束力变化过大时也能对混凝土结构直接产生影响并导致裂缝。天气原因的急剧变化如在浇筑完混凝土后，突然降温或大暴雨等情况中混凝土结构内部水化热析放慢，内部约束力超过限值时就会产生温度裂缝。

3、水泥的收缩变化过大

水泥作为大体积混凝土中的主要材料之一，水泥的质量、性能对建筑结构质量有直接影响，性能不同的水泥收缩值相差较大，收缩值大的水泥以早强水泥、铝酸盐水泥为主，收缩值小的水泥主要是中低热的水泥。当收缩变化超过限值时，混凝土收缩过快导致裂缝的产生，水泥的细度指标值过小也水泥收缩变化大的原因之一。水泥安定性不合格或骨料中含泥量过多会引起混凝土产生龟裂裂缝，所以在水泥和骨料的选取时要把好质量关。

另外，在浇筑大体积混凝土时，如果使用的混凝土坍落度和外加剂不同，以及振捣的密实程度不一致，都会使混凝土产生不匀质性，形成混凝土弹性模量也不同，使混凝土在收缩变形中形成局部应力集中，产生裂缝。

三、浇筑大体积混凝土主要施工技术

在大体积混凝土浇筑中对整体荷载要求高，尽量控制一次性连续进行浇筑作业，避免留下施工缝，施工中主要采用全面分层，分段分层或斜面分层的施工方法。

1、分层浇筑三种方法

全面分层通常浇筑结构的平面尺寸不宜太大，施工时从短边开始，沿长边推进比较合适，在第一层混凝土还未初凝时，如此逐层连续浇筑，直至完工为止。

分段分层施工中浇筑到达一定高度后从第二层开始向后浇筑，通过这样浇筑能达到的层数较多且浇筑完毕后第一层也未达到初凝时间，比较适用于单位时间内要求供应的混凝土较少，结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。

斜面分层从斜面一薄层循序渐进，一次浇筑到顶，比较适用于结构的长度大大超过厚度3倍的情况。

2、浇筑过程质量控制

进行大体积混凝土浇筑过程中由技术人员提前对安装好的模板、钢筋、预留孔洞、预埋件、插筋等检查有无移动、变形或堵塞情况，浇筑过程中发现有异常要立即停止作业，并且要在已浇筑混凝土初凝前整改完毕。浇筑混凝土作业前，杂工对模板内部的杂物和钢筋上的油污应清洗干净，对模板的缝隙和孔洞要进行封堵严实，对模板进行淋水湿润，但不能在内部积水。浇筑竖向结构混凝土前，要先在底部填充以5～10mm厚与混凝土内成分相同的一层水泥砂浆。浇筑完毕后按规范进行用草包、塑料薄膜等进行覆盖养护。

混凝土通常采用商品混凝土，使用插入式、平板式振捣器进行刮平，注意控制振捣延长时间，要使到混凝土表面出现浮浆和不再下沉才停止振捣。对于有孔洞模板部位两边要均匀泵料，对称实施振捣操作，浇筑中注意重点控制浇筑高度和振捣棒插入间距、深度、顺序。

柱混凝土实施分层浇筑振捣，对每层浇筑厚度控制在500mm左右，混凝土下料点要分散布置循环推进连续进行，浇筑方法应从一端开始用“赶浆法”推进，楼梯段混凝土自下而上浇筑。

3、分块浇筑

分块浇筑通常是在上一层混凝土开始初凝或失去重塑性能前无法完成浇筑振捣下层混凝土时，继续采用分层浇筑方法会导致时间间隔太长影响工程进度，为确保工程进度和混凝土施工的质量而采取的施工工艺。通过研究得出的结论，浇筑块平面尺寸控制在15m×15m左右时，温度应力比较小，能较好控制结构体产生的裂缝。

四、大体积混凝土裂缝控制采取应对措施

大体积混凝土施工过程中遇到的问题是有效地采取科学的治理措施控制裂缝的产生和继续发展，主要从两个目标方向实施有效控制，一个方向从温度监控，改变内部约束力大小进行控制，另一个方向从改变混凝土本来的性能来提升混凝土抗裂能力，这两个方面的措施应该由工程现场实际情况综合使用，相互约束，避免或减少裂缝的产生，有效保证施工质量。

1、采用低水化热原料

大体积混凝土施工中容易产生裂缝主要原因就是水泥遇水捣拌析放出大量的水化热，大量的热蓄积在混凝土内部的温度应力过大以致裂缝的产生。施工中优先使用低水化热的水泥，以尽量减少水泥的使用量，充分利用混凝土60天或90天的后期强度，从源头上降低水泥的水化热引起的混凝土内部温度快速升高。

2、掺加外加剂

控制大体积混凝土水泥水化热的内部温度升高，减少建筑主体结构的温度裂缝，浇筑混凝土前掺入外加剂或者掺合料是很好的控制温度裂缝的方法，例如加入粉煤灰作为混凝土施工的掺合料，既能够减少水泥的使用量，能保持混凝土的和易性和稳定性，增加混凝土的密实度，提高建筑结构抗渗能力，改善混凝土的工作温度，降低最终收缩值。

3、降低混凝土的实际入模温度

一般来说，浇筑过程中温度要控制在25摄氏度以内，采用多种方法控制材料入模前的温度和浇筑温度，在温度较高的情况下进行施工，我们一定要注意降低混凝土浇筑时的温度。可以在施工现场对堆在露天的砂石用布覆盖，以减少阳光对其的辐射，同时对浇筑前的砂石用冷水降温。在搅拌过程中向混凝土中添加冰水。运用洒水喷雾方法降低施工期间整体环境温度，还可以使用蓄水养护、浇水养护等方法对混凝土不断增加的温度进行控制，通过多种形式方法降低内外部温度差，减缓收缩程度。在冬季进行施工，因为要防止早期混凝土被冻问题，所以要求混凝土浇筑时应该具有较高的浇筑温度。混凝土浇筑温度在冬季施工时一般以5℃～10℃为宜。

4、使用降温冷却管

施工前使用冷却管直接通入混凝土内部结构中，浇筑过程中冷却管使混凝土内部的温度降低，要注意冷却管路中水量的范围不能超过1.5m3/h，监测到管内的水温过高时，要加快内部水流的速度和流量，强化水循环的冷却措施，最终使混凝土内部温度降至合理的水平范围内。

5、注意施工过程中的温度控制

大体积混凝土施工过程要有效控制温度升高，应提前做好浇筑主体结构块体的温度变化值、应力值和收缩应力进行验算，从而确定施工过程浇筑块体的升温峰值、内外温差及降温速度的控制指标（图1），制订施工温度控制的措施，严格控制分层浇筑厚度，通过利用浇筑。

图1测温点的设置

层面进行散热，对施工中配筋进行优化，当所配的钢筋直径细而密时能有效控制温度。加强施工中的保温措施例如增加或减少麻袋和塑料薄膜进行调整，保证混凝土内部温度及混凝土表面温差不大于25℃。

5、对混凝土配合比进行优化

施工的混凝土的配合比设计要按照配合比规范进行详细指标控制，混凝土配合比要经过详细的计算和试配确定，需要泵送的混凝土还要进行试泵送，在保证大体积混凝土结构强度情况下，尽量减少水的掺入量。在确定混凝土配合比时，尚应根据混凝土的绝热温升值、温度及裂缝控制的要求，提出相应的砂、石料和拌和用水的温度、入模温度控制的技术措施。在采取大体积混凝土进行浇筑的时候，还要按照试验配合比进行施工，并且保证振捣材料的质量准确性。

6、强化后续养护措施

大体积混凝土施工完毕后进行保温养护措施很重要，保温养护措施主要出发点是降低大体积混凝土浇筑块体的内外温差值以降低混凝土块体的自约束应力，有效降低大体积混凝土块体的内部温度，利用混凝土的抗拉强度特点提升结构承受外部约束力和抗裂能力，从而达到防止或控制温度裂缝的目的。保温、保湿过程中要保证好良好的湿度和通风条件，施工管理人员根据事先制定的温控指标要求，使混凝土在良好的环境得到养护，来保证后期养护措施的效果。

五、结语

大体积混凝土的力学性质决定了大体积混凝土温度裂缝是难以避免的，熟悉混凝土裂缝的产生原因对于进行适当结构设计和施工是非常重要的。改进混凝土施工技术，从材料质量、应力控制、温度探测等方面采取措施综合治理，保证工程的施工质量和使用功能，使混凝土结构工程更趋于合理、安全，从而为整个的房屋建筑工程的高质量奠定良好的基础。

参考文献

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