楊任之

（電白縣第四建筑工程公司，廣東 電白 525400）

淺談大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及控制施工技術(shù)

楊任之

（電白縣第四建筑工程公司，廣東 電白 525400）

在重大工業(yè)項(xiàng)目、高層建筑基礎(chǔ)工程、水利水電工程、港口碼頭工程、橋梁工程等施工中，需要一次性澆筑大體積的混凝土，這種大體積混凝土的澆筑易產(chǎn)生裂縫。筆者結(jié)合大體積混凝土在工程中的廣泛應(yīng)用，總結(jié)了大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的主要原因，從混凝土摻料配合比、混凝土澆筑施工過程及養(yǎng)護(hù)階段的控制等方面進(jìn)行了探討，提出了控制裂縫的一些施工技術(shù)，確保大體積混凝土工程的質(zhì)量。

大體積混凝土；裂縫產(chǎn)生原因；控制施工技術(shù)；措施；摻料配合比

1 工程概況

茂名市某廠房，東西向長80 m，南北向長50 m，底板厚1.8 m，雙層雙向鋼筋，采用C30、S8抗?jié)B混凝土，混凝土總量8 600 m3，必須一次性澆筑成型。設(shè)備使用過程中對底板有抗浮、剛度、裂縫控制、沉降均勻等多方面較為嚴(yán)格的要求。

本文以該工程大體積混凝土施工為例，結(jié)合已經(jīng)建立的理論體系，分析大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的主要原因，提出了分塊施工、優(yōu)化配合比設(shè)計、采用中低水化熱的礦渣水泥及“雙摻”技術(shù)、設(shè)置循環(huán)冷卻水管、嚴(yán)格控制混凝土人模溫度及養(yǎng)護(hù)溫度等有利于控制大體積混凝土施工過程中各項(xiàng)裂縫開展的措施，有效地解決了控制大體積混凝土裂縫的問題。

2 裂縫產(chǎn)生的因素

2.1 水泥的水化熱

水泥在水化過程中要產(chǎn)生大量的熱量，是大體積混凝土內(nèi)部熱量的主要來源，大體積混凝土內(nèi)部的熱量不如表面的熱量散失得快，很容易造成內(nèi)外溫差過大，當(dāng)其所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力大于混凝土本身的抗壓強(qiáng)度時就會產(chǎn)生裂縫。這是大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因。

2.2 地基作用力

大體積混凝土與地基澆在一起，由于溫度的變化混凝土?xí)霈F(xiàn)膨脹或者收縮，此時受地基的作用會產(chǎn)生相應(yīng)的壓應(yīng)力或拉應(yīng)力，由于混凝土的抗壓性能優(yōu)于抗拉性能，所以在受壓時一般不會出現(xiàn)裂縫，而在受拉時，當(dāng)拉應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度時，就會在混凝土中出現(xiàn)垂直的裂縫。

2.3 外界氣溫變化

在施工期間，大體積混凝土內(nèi)部溫度取決于澆筑溫度、水泥水化溫度和散熱溫度，當(dāng)外界溫度驟然變化（特別是驟然下降）時，就會迅速增加大體積混凝土內(nèi)外溫差，產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，造成大體積混凝土出現(xiàn)裂縫。

2.4 混凝土的收縮變形

混凝土的拌和水中，只有約20%是水泥水化所需要的，其余80%都被蒸發(fā)，這部分水的蒸發(fā)是引起混凝土收縮的主要原因之一，當(dāng)收縮變形受到約束時，就會因收縮應(yīng)力而產(chǎn)生收縮裂縫。

3 控制裂縫的施工技術(shù)措施

3.1 混凝土配合比設(shè)計

對配合比設(shè)計的主要要求是：既要保證設(shè)計強(qiáng)度，又要大幅度降低水化熱；既要使混凝土具有良好的和易性、可泵性，又要降低水泥和水的用量?；炷恋臒崃恐饕獊碜运嗨療?，因而選用低水化熱的礦渣硅酸鹽水泥配制混凝土較好；精心設(shè)計混凝土配合比，采用摻加粉煤灰和減水劑的“雙摻”技術(shù)，減少每米，混凝土中的水泥用量，以達(dá)到降低水化熱的目的。

（1）選用水化熱低的32.5 MPa礦渣水泥，水泥用量僅為340 kg/m3。

（2）大摻量工級粉煤灰摻量高達(dá)100 kg/m3，占水泥用量的29 %，占膠凝材料總量的21 %。在大體積混凝土中摻粉煤灰是增加可泵性、節(jié)約水泥的常用方法。

3.2 采用大粒徑粗集料

選用適宜的骨料，施工中根據(jù)現(xiàn)場條件盡量選用粒徑較大，級配良好的粗骨料；選用中粗砂，改善混凝土的和易性，并充分利用混凝土的后期強(qiáng)度，減少用水量。

3.3 設(shè)置冷卻水管

在大體積混凝土中間部位預(yù)設(shè)蛇形冷卻水管，強(qiáng)制降低混凝土水化熱溫度：冷卻水管為32 mm的薄壁鋼管，按照蛇形布置。每層冷卻水管間距為1 m，同一層每根水管間距為1 m，外側(cè)水管距混凝土外邊緣距離按0.5 m控制。冷卻水管使用前應(yīng)進(jìn)行壓水試驗(yàn)，防止管道漏水、阻水；混凝土澆筑到各層冷卻水管標(biāo)高后即開始通水，各層混凝土峰值過后即停止通水，通水流量應(yīng)達(dá)到25 L/min，通水時間根據(jù)測溫結(jié)果確定；嚴(yán)格控制進(jìn)出水溫度，在保證冷卻水管進(jìn)水溫度與混凝土內(nèi)部最高溫度之差不超過30 ℃條件下，盡量使進(jìn)水溫度最低；待主通水冷卻全部結(jié)束后，應(yīng)采用同標(biāo)號水泥漿或砂漿封堵冷卻水管。

3.4 預(yù)測溫度、設(shè)計養(yǎng)護(hù)方案

在約束條件和補(bǔ)償收縮措施確定的前提下，大體積混凝土的降溫收縮應(yīng)力取決于降溫值和降溫速率。降溫值—澆筑溫度＋水化熱溫升值—環(huán)境溫度。為了防止大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生，通過計算預(yù)測了混凝土的澆筑溫度、混凝土溫升值的可能產(chǎn)生應(yīng)力，并據(jù)此制定了降低混凝土溫差的控制措施，預(yù)先制定減緩降溫速率的方案和一旦出現(xiàn)意外情況的應(yīng)急措施。

首先，計算混凝土內(nèi)最大溫升：理論計算公式和經(jīng)驗(yàn)公式分別為：

式中，Wc：混凝土級配中水泥用量；

Q：水化熱值；

ξ：散熱系數(shù)；

FA：粉煤灰質(zhì)量。

當(dāng)混凝土厚度超過3 m時，計算值與實(shí)測值偏差過大。建議把（2）式改為：

3個公式有3種不同的計算結(jié)果，在實(shí)際施工計算時要考慮具體情況靈活運(yùn)用。在考慮施工、養(yǎng)護(hù)方案時，均按最不利的情況考慮，以求穩(wěn)妥。

其次，混凝土中心溫度值：T1＝T2＋△T（t），因?yàn)椤鱐（t）計算值較高，夏季的澆筑溫度T1應(yīng)采取措施降下來。如果不采取水中加冰等降溫措施，計算得：

混凝土拌和溫度：

混凝土的出機(jī)溫度：

混凝土澆筑溫度：

這個溫度是晝夜平均澆筑溫度，如果白天最高氣溫是35 ℃，這時的澆筑溫度Tj＝31.4 ℃。為了降低溫度，可采取如下措施：料場石子進(jìn)倉前用涼水沖洗，水泥在筒倉內(nèi)存放15 d以上，晴天泵管用濕巖棉被覆蓋，氣溫高時拌和水中加冰降溫。其中，拌和水中加冰效果最好。

3.5 確定保溫材料的厚度，預(yù)測混凝土表面溫度

據(jù)（3）式計算，混凝土中心最大溫升達(dá) 47.3 ℃，假如澆筑溫度是30 ℃，混凝土中心溫度將達(dá)77.3 ℃。如果環(huán)境平均溫度Tq＝（35＋23）/2＝29 ℃。兩者平均溫差將有48.3 ℃，這是不允許的。解決辦法是在混凝土澆筑完畢后在其表面覆蓋材料保溫，使表層混凝土溫度提高，達(dá)到減小混凝土內(nèi)表溫差的目的。一般要求混凝土內(nèi)表溫差 T1－T2≤25 ℃，對于較厚的混凝土，此溫差值可適當(dāng)放寬。由此可見，即使在炎熱的夏季，大體積混凝土在降溫階段也要“保溫”養(yǎng)護(hù)。經(jīng)過計算，提出兩種養(yǎng)護(hù)方案供施工時選擇：一種是蓋一層塑料薄膜和一層3 cm厚的防水巖棉被；另一種是蓄水2～12 cm養(yǎng)護(hù)，深度隨當(dāng)時混凝土內(nèi)外溫差增減。實(shí)際施工中，采用第一種養(yǎng)護(hù)方案效果很好。塑料薄膜很有效地保證了混凝土表面的潮濕，既保證了表層混凝土的強(qiáng)度增長，又使前21 d的降溫階段不致出現(xiàn)干燥收縮，保證了微膨脹劑充分發(fā)揮補(bǔ)償收縮的作用。

4 結(jié)束語

大體積混凝土在目前建筑工程中應(yīng)用越來越廣泛，占有非常重要的位置，因此如何防止大體積混凝土產(chǎn)生裂縫成為越來越重要的研究課題。針對裂縫產(chǎn)生的原因，制定出合理的控制措施并結(jié)合工程的實(shí)際特點(diǎn)靈活的操作，能有效的防止大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生，確保工程的最終質(zhì)量。

Discussion on the Cause of Cracks in Mass Concrete and Control Construction Technology

Yang Renzhi

In the major industrial projects, high-rise building foundation engineering, water conservancy and hydropower engineering, port engineering, bridge engineering construction, it is necessary to pouring large volume of concrete only one time, which is easy to cause cracks.Combined with mass concrete’s wide application in engineering, the author summarizes the main cause of mass concrete cracks, discusses from the aspects of concrete mixture ratio, concrete pouring construction process and control in the curing stage, and proposes some construction techniques to control the cracks so as to ensure the quality of mass concrete construction.

mass concrete; cause of the cracks; control of construction technology; measures; doped mixture ratio

TU755

A

1000－8136（2011）06－0075－02