大体积混凝土裂缝分析与控制

大体积混凝土裂缝分析与控制

摘要：混凝土施工时，由于内部骨料相互作用，放出大量热量内外温差过大，混凝土收缩应力增大，抗拉强度减小，使得大体积混凝土易产生裂缝，施工时构件表面裂缝难以控制，本文针对大体积的施工针对现场情况提出一些方案。

关键词：大体积混凝土温差抗拉强度温度应力

大体积混凝土的定义有多种说法：一是混凝土结构物实体最小尺寸不小于1000mm或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大而导致混凝土裂缝的混凝土；另有一种说法；机构断面最小尺寸在800mm以上，水化热引起的混凝土最高温度与外界自然温度相差大于25℃为大体积混凝土。大体积混凝土产生裂缝的原因是很复杂的，其中最为主要的就是由于混凝土内外温差过大而引起的裂缝。由于内外温差较大，混凝土在硬化过程中水泥水化反应产生大量水化热，内部温度不断升高，而表面所产生的水化热未能及时散发，如此混凝土内部膨胀就高于外部膨胀，此时混凝土表面就会受到很大的拉应力，而混凝土早期的抗拉强度很低，因而就很容易产生裂缝。这种温差一般仅在表面处较大，离开表面就会很快减弱，因此裂缝仅在接近表面的范围内产生，表面以下结构仍保持完整。

其次就是由于混凝土浇筑完后养护工作不到位而使混凝土内外收缩部均匀而引起的裂缝。这种裂缝产生的原因多是由于混凝土浇筑成型后没能及时进行表面覆盖，致使水分散失过快，导致混凝土乃外不均匀收缩，表面干收缩大于内部干收缩。主要表现在振捣不

密实，骨料下沉，表层浮浆过多，混凝土浇筑完后没有及时抹压，特别是初凝前的二次抹压，且表面覆盖不到位，受风吹日晒，表面水分散失快，产生干缩，混凝土早期强度又低，不能抵抗这种变形而导致开裂。

针对以上所分析导致裂缝的原因，我们可以在以下方面加以控制。首先需控制混凝土的组成材料，主要是控制混凝土中的水泥。应该根据大体积混凝土的特点，既要注意水泥的水化热，又要注意水泥的收缩作用，选用低水化热、低收缩的水泥，如粉煤灰水泥、矿渣水泥等，切不可选用早强型水泥。其次要优化混凝土的施工过程。混凝土抗拉强度远小于抗压强度，这时混凝土容易开裂的内在因素。要保证混凝土坍落度无较大差异。若坍落度过大，混凝土经振捣后，砂浆上浮，很容易在初凝后出现裂缝，为防止这种裂缝，在混凝土初凝前和混凝土预沉后采取二次抹面压实措施。混凝土浇灌时，搅拌车在卸料前，要求高速运转一分钟，确保进入泵车受料斗的混凝土质量均匀。

大体积砼的浇筑应合理分段，分层进行，使砼高度均匀上升，砼浇筑应连续进行，间歇时间不能过长。浇筑应在室外气温较低时进行，砼浇筑气温不宜超过28℃，在炎热的气候条件下应采取降温措施。另外，应加强混凝土结构的养护在尽量减小砼内部温升的前提下，大体积砼的养护是一项关键工作，必须切实做好。养护主要是保持适宜的温度和湿度条件，保温的目的有两个：一是减小砼表面的热扩散，减小砼表面的温度梯度，防止产生表面裂缝；二是延长

散热时间，充分发挥砼强度的潜力和材料松驰特性，使平均总温差对砼产生的拉应力小于砼的抗拉强度，防止产生贯穿性裂缝。潮湿养护的作用：一是刚浇筑不久的混凝土，尚处在凝固硬化阶段，水化的速度较快，适宜的潮湿条件可防止砼表面脱水而产生干缩裂缝；二是混凝土在保温（25—40℃）及潮湿条件下可使水泥的水化作用顺利进行，较快提高混凝土抗拉强度。必须达到规范允许的拆模时间才可将模板拆除，因水泥的早期水化热使混凝土内部温度很高，如过早拆模，砼表面温度较低，形成很陡的温度梯度，产生很大的拉应力，就极易形成裂缝。

按以上说法，以某焦化工程项目煤塔基础为例：煤塔基础主筋采用φ36、hrb400的钢筋，底层钢筋网片为4层φ36，上层钢筋网片为双层φ36。混凝土强度等级为c30、基础长宽高分别为21400㎜、15900㎜、4500㎜。以下为煤塔基础施工方案。

该基础工程基础底部钢筋绑扎完成后，砼浇筑采用整体一次浇注完成，使用混凝土汽车泵浇筑，罐车水平运输。采用全面分层浇筑。即要做到第一层全面浇筑完再回头开始浇筑第二层，待第一层初凝前完成第二层的浇筑，如此逐层进行，直至浇筑完。上部砼振捣时，振捣棒应插入下层砼深度不小于200mm，插入振捣棒应每400mm范围为一个振捣区，采用快插慢拔的方法振捣，确保砼的密实性。为避免因温度原因产生混凝土裂缝，在混凝土浇筑前在基础内预埋φ48、δ=3.5的无缝钢管。在距垫层顶1500mm标高处横向预埋一排φ48、δ=3.5的无缝钢管，每根间距3000mm，每侧外露300mm；在

距垫层顶3000mm标高处纵向预埋两根φ48、δ=3.5的无缝钢管，每侧外露300mm。混凝土实体外用塑料管将所有无缝钢管连通，在混凝土浇筑开始浇筑24小时后开始通水循环，降低基础混凝土内部温度，以确保混凝土内外温差不大于25℃。另分别在j-3、j-4顶部分别等间距插入3根普通钢管，用于检测砼在固化过程中水化热温度，插入深度需大于基础高度的2/3。混凝土浇筑完24小时后开始进行测温记录，一旦发现基础内外温差大于25℃，立即在混凝土表面复加麻袋片。降温管的埋置位置如下图所示。

在混凝土浇筑过程中，各专业工种应派人观察，一旦发现钢筋、模板或预埋件出现移位、变形等现象，立即停止混凝土浇筑，马上进行整改，并保证在混凝土初凝前整改完，如若未能在初凝前整改完，则要已浇筑完的混凝土面先浇筑同标号的水泥砂浆，然后再进行下部浇筑。混凝土浇筑完马上用麻袋片将表面覆盖，然后再每天浇水养护，由于混凝土内加有抗裂剂，所以养护时间不能少于14天。

结束语：在施工中控制好大体积混凝土表面裂缝是一项重要的施工指标，只有全方面把握施工步骤，控制骨料的相互作用才能保证结构的整体刚度满足设计图纸要求。

参考文献

《混凝土结构设计规范》gb50010-2010

《工程测量规范》gb50026—93

《建筑地基基础工程施工质量验收规范》gb50202—2012

《混凝土结构工程施工质量验收规范》gb50204—2001 《建筑工程施工质量验收统一规范》gb50300—2001 《建筑工程质量检验评定标准》gb/t50375—2006 《混凝土强度检验评定标准》gbj107—87