摘要：針對大體積混凝土施工具有結構厚、體積大、鋼筋密、工程條件復雜等特點，本文對大體積混凝土施工產生裂縫的種類、成因進行了分析，并從設計、原材料、施工方法和溫度控制等方面提出預防措施，為有效解決大體積混凝土施工裂縫難題提供參考。

　　關鍵詞：大體積混凝土 裂縫種類 成因 控制方法

　　Abstract: based on the construction of mass concrete structure is thick, big volume, reinforced dense, engineering condition is complex and other characteristics, this paper construction of mass concrete crack types, analyses the reasons, and from the design, raw materials, construction methods and temperature control, puts forward the prevention measures, and effective solution for mass concrete crack problem of construction to provide the reference.

　　Keywords: mass concrete crack types cause control method

　　中圖分類號：TV544+.91 文獻標識碼：A 文章編號：

　　1 引言

　　在高速公路建設中，常常伴隨大橋、特大橋的建設，其中錨體部位多屬于大體積混凝土。大體積混凝土施工主要特點是斷面最小尺寸大于或等于lm，表面系數較小，水泥水化熱釋放比較集中，內部升溫較快。混凝土內外溫差較大時，會使混凝土產生溫度裂縫，給工程結構埋下嚴重的質量隱患，影響結構安全和正常使用。因此，大體積混凝土施工需要從設計、原材料、施工、溫控等方面進行嚴格控制，才能有效地預防裂縫的產生和發展，保證工程質量。

　　2大體積混凝土產生裂縫的種類

　　大體積混凝土結構產生裂縫是由多種因素共同作用引起的，歸納起來主要有以下幾種：

　　2.1表面裂縫

　　這種裂縫在混凝土升溫階段和降溫階段都有可能發生，在混凝土熱量通過表面向周圍環境散發過程中，表面溫度低于內部溫度，形成內外溫差。起初混凝土處于塑性狀態，凝結硬化過程中，其彈性模量隨強度不斷增長，當溫差產生的拉力超過當時混凝土的極限抗拉強度時，就會在混凝土表面產生裂縫。

　　2.2貫穿裂縫

　　這種裂縫一般發生在降溫階段，大體積混凝土基礎呈降漸收縮狀態，降溫收縮受到基底及自身約束作用，產生很大的收縮應力(拉應力)，當拉應力超過當時混凝土的極限抗拉強度時，就會在混凝土中產生收縮裂縫。降溫收縮與混凝土硬化收縮呈疊加趨勢，硬化收縮會大幅度加劇裂縫出現的可能性與程度。

　　2.3深層裂縫

　　深層裂縫部分地切斷了結構斷面，也有一定危害性。

　　3大體積混凝土裂縫的成因分析

　　大體積混凝土裂縫的產生主要原因有：混凝土體積過大，水泥用量大產生水化熱過高，混凝土內部熱量不易散失造成混凝土內外溫度差異較大;混凝土原材料選用不佳，配合比設計不細，施工工藝不精;混凝土澆筑后，后期的養生工作不及時、不科學等。具體原因分析如下：

　　3.1水泥水熱化

　　水泥在水化過程中要釋放出一定的熱量，而大體積混凝土結構斷面較厚，表面系數相對較小，水泥發生的熱量聚集在結構內部不易散失，可使大體積混凝土內部溫度上升到50℃(冬)至70℃(夏)，而混凝土表面則散熱較快，這樣形成較大的內外溫差，使混凝土內部產生壓應力，表面產生拉應力，而拉應力超過極限抗拉強度時，混凝土表面將產生裂縫。

　　3.2外界氣溫變化

　　大體積混凝土內部的溫度由澆筑溫度、水泥水化熱絕熱溫升和結構的散熱溫度等各種溫度疊加而成。澆筑溫度與外界氣溫有著直接關系，外界氣溫愈高，混凝土澆筑溫度也愈高。如果外界氣溫突然下降，就會增加混凝土的溫度梯度。特別是氣溫驟然下降，會大大增加混凝土內外溫差，因而造成過大的溫度應力，使大體積混凝土產生裂縫。

　　3.3混凝土的收縮

　　水化熱使混凝土內部升溫的時間很短， 大約在澆筑后的2-7d，這時混凝土的彈性模量很小，約束應力很小，但降溫階段很長，可延續l0-30d，甚至更長時間。當混凝土降溫時，由于逐漸散熱而產生收縮，再加上混凝土硬化過程中，混凝土內部拌和水的水化和蒸發，以及膠質體的膠凝作用，促使混凝土硬化時收縮。這兩種收縮.在收縮時受到基底或結構本身的約束，產生很大的收縮應力(拉應力)，如果產生的收縮應力超過混凝土的極限抗拉強度，會在混凝土中產生收縮裂縫。影響混凝土收縮，主要是水泥品種、混凝土配合比、外加劑和摻合料的品種以及施工工藝、養護條件等。

　　3.4 施工因素

　　拌和不均勻，振搗不密實、鋼筋保護層厚度不夠，模板支撐下沉，過早拆模，硬化前受擾動或承受荷載，表面抹壓不及時、養護不當等，均容易導致裂縫的產生。

　　4裂縫的控制方法

　　4.1 設計措施

　　(1)設計中大體積混凝土宜選用中低強度混凝土，強度等級宜在C20～C35范圍內，避免采用高強混凝土。

　　(2)設計和采取合理的結構形式和合理的分塊。大體積混凝土工程施工中如果允許設置水平施工縫，應根據溫度裂縫的要求進行分塊，且設置必要的連接方式。

　　(3)合理設置分布鋼筋，盡量采用小直徑、密間距布置。

　　(4)在改善結構物的約束條件不影響使用時(如承壓式基礎)，宜在混凝土墊層上設置滑動層。

　　4.2 優選原材料

　　(1)使用低熱水泥，并盡量降低水泥用量。大體積混凝土產生溫度裂縫的主要原因是水泥水化產生的水化熱。由于礦物成分及摻加混合材數量不同，水泥的水化熱差異比較大，鋁酸三鈣和硅酸三鈣含量高的，水化熱亦高，而混合材摻量多的水泥水化熱則較低。為降低水化絕熱溫升、減小體積變形，大體積混凝土一般應使用水化熱較低的中熱硅酸鹽水泥和低熱礦渣水泥。同時，在滿足強度的要求下，盡量降低水泥用量，通常有多種方法可以達到這個目的，如選用級配良好的骨料、采用后期強度作為設計強度、摻入混合料和減水劑等。因此，使用低熱水泥和降低水泥用量能有效控制大體積混凝土的內部最高溫度，降低混凝土的內外溫差，減少大體積混凝土的裂縫。

　　(2)骨料選擇。粗骨料盡量擴大粗骨料的粒徑，因為粗骨料粒徑越大，級配越好，孔隙率越小，總表面積越小，每立方米的用水泥砂漿量和水泥用量就越小，水化熱就隨之降低，對防止裂縫的產生有利。細骨料宜采用級配良好的中砂和中粗砂，最好用中粗砂，因為其孔隙率小，總表面積小，這樣混凝土的用水量和水泥用量就可以減小，水化熱就低，裂縫就減少，另一方面，要控制砂子的含泥量，含泥量越大，收縮變形就越大，裂縫就越嚴重，因此細骨料盡量用干凈的中粗砂。

　　(3)加入外加劑。加入外加劑后能減小混凝土收縮開裂的機會，如摻加粉煤灰可以有效改善混凝土的干縮性和脆性，也可以降低混凝土的水化熱。粉煤灰是大體積混凝土中防裂效果最好的一種外加劑，但粉煤灰的摻量不宜過大，否則會出現早期強度低、低溫泌水大的缺點。

　　4.3采用合理的施工方法

　　(1)混凝土的拌制。在混凝土拌制過程中，要嚴格控制原材料計量準確，同時嚴格控制混凝土出機塌落度。要盡量降低混凝土拌合物出機口溫度，拌合物可采取以下兩種降溫措施：一是送冷風對拌合物進行冷卻，二是加冰拌合，一般使新拌混凝土的溫度控制在6℃左右。

　　(2)混凝土澆注、拆模。混凝土澆注過程質量控制澆注過程中要進行振搗可密實，振搗時間應均勻一致以表面泛漿為宜，間距要均勻，以振搗力波及范圍重疊二分之一為宜，澆注完畢后，表面要壓實、抹平，以防止表面裂縫。另外，澆注混凝土要求分層澆注，分層流水振搗，同時要保證上層混凝土在下層初凝前結合緊密。避免縱向施工縫、提高結構整體性和抗剪性能。澆注時間控制盡量避開在太陽輻射較高的時間澆注，若由于工程需要在夏季施工，則盡量避開正午高溫時段，澆筑盡量安排在夜間進行。混凝土拆模時間控制混凝土在實際溫度養護的條件下，強度達到設計強度的75%以上，混凝土中心與表面最低溫度控制在25℃以內，預計拆模后混凝土表面降溫不超過9℃以上允許拆模。

　　(3)做好表面隔熱保護。大體積混凝土的溫度裂縫，主要是由內外溫差過大引起的。混凝土澆注后，由于內部較表面散熱快，會形成內外溫差，表面收縮受內部約束產生拉應力，但是這種拉應力通常很小，不至于超過混凝土的抗拉強度而產生裂縫。另外，當日平均氣溫在2d～3d內連續下降不小于6～8℃時，28d齡期內混凝土表面必須進行表面保護。

　　(4)混凝土養護。澆注完畢后，應及時灑水養護以保持混凝土表面經常濕潤，這樣既減少外界高溫倒罐，又防止干縮裂縫的產生，促進混凝土強度的穩定增長。一般在澆注完畢后12～18h內立即開始養護，連續養護時間不少于28d或設計齡期。

　　4.4溫度控制

　　混凝土抹面完成后，應立即采取保溫措施。通常做法是在混凝土表面覆蓋一層塑料薄膜，薄膜上面蓋草袋，草袋的厚度可以按照常規設定，再經仿真分析計算確定。必要時再于草袋上面覆蓋一層塑料彩條布。另外在夏季施工時還可采用蓄水養護法進行保溫養護，效果也不錯。

　　為了及時掌握混凝土內部與表面溫度的變化值，可在大體積混凝土基礎內埋設若干個測溫點。以隨時掌握與控制混凝土內的溫度變化。混凝土內外溫差控制在25℃以內，基面溫差和基底溫差應控制在20℃以內，并及時調整保溫和養護措施，使混凝土的溫度梯度和溫差不致過大，從而有效控制有害裂縫的出現。

　　4結論

　　由于大體積混凝土應用條件的多樣性和混凝土體系自身的復雜性，大體積混凝土的開裂問題還大量存在，只有很好地了解大體積混凝土結構開裂的原因，嚴格按照規范規定，選取適宜的施工工藝，采取相應的預防措施，才能夠在實際工程項目施工中控制好大體積混凝土施工裂縫，確保施工質量。

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