浅析施工中大体积混凝土控制裂缝的措施

浅析施工中大体积混凝土控制裂缝的措施

陈先明

中技国际工程有限公司 湖北武汉 430071

摘要：以“水泥熟料新型干法水泥生产线项目”实例为依托，对生料磨基础、回转窑墩、水泥磨减速机、循环风机等大型设备基础施工中大体积混凝土控制裂缝的措施展开分析论述。研究结果表明，在大体积混凝土施工中，受到多方面因素的影响，混凝土会出现裂缝，导致构件质量下降。为对裂缝有效控制，除了要优选原材料之外，还要选择适宜的施工措施，并强化构造设计，加强养护和施工监测。通过上述措施的运用，能够使混凝土裂缝大幅度减少。

关键词：大体积混凝土；裂缝；控制措施；质量

裂缝是大体积混凝土构件最为常见的质量缺陷之一，随着裂缝的出现，构件的抗压能力会显著下降，对结构的安全性、稳定性、耐久性造成不利影响。为此，在大体积混凝土施工中，要采取有效的方法和措施，对裂缝加以控制，减少并避免裂缝的产生，提高工程整体质量。借此就施工中大体积混凝土控制裂缝的措施展开探讨。

1工程概况

以水泥熟料新型干法生产线国产SLM4750立式辊磨机砼基础为例。生料粉磨（立磨）设备基础尺寸：长18.9m，宽10.3m，深6.7m，混凝土的强度等级为C30。为避免厂房施工中大体积混凝土裂缝的产生，要采取有效的控制措施。下面重点对大体积混凝土控制裂缝的措施展开分析。

2厂房施工中大体积混凝土控制裂缝的措施

2.1优选原材料

2.1.1水泥

水泥的种类、用量与混凝土裂缝之间存在着密切关联。混凝土是一种比较特殊的材料，它的导热能力相对较差，致使内部热量无法顺利排出，而表面的热量会快速流失。为控制混凝土裂缝的产生，要降低内外温差。大量的工程实践表明，选用低热水泥能够使水泥的水化热大幅度降低，防止混凝土温升过高。火山灰质硅酸盐水泥3天水化热为108kJ/kg，施工大体积混凝土时，可将低热水泥作为首选，此类水泥中的熟料矿物少，反应初期阶段的强度较低，反应后期随着凝胶数量增加，混凝土的强度随之提升，会超过同标号的普硅水泥，则对于混凝土的后期强度具有促进作用。所以在大体积混凝土施工中，要控制裂缝的产生，应当将低水化热的火山灰质硅酸盐水泥作为首选。

2.1.2集料

为使混凝土达到规定要求的强度，应对砂、石合理选择，由此除了能够大幅度增强混凝土结构的稳定性之外，还可以使水泥的用量随之减少，在降低成本的同时，减少水泥的水化热。集料的选择要遵循就近的原则，避免长距离运输，要保证所选的集料质量达标。

（1）在大体积混凝土结构施工中，粗骨料要选用自然连续级配的产品，通过这种骨料生产的出来的混凝土，和易性更高，拌和水及水泥的用量都会减少。粗骨料的粒径可以按照工程所在地的气候条件合理选择，可将粒径大、级配好的产品作为首选。试验结果显示，石子的粒径在5.0-40mm之间时，每立方米的拌和水用量比粒径5.0-20mm的石子减少15kg左右^[1]。水与石灰的比例相同时，可使温度降低2℃左右。大体积混凝土的粗骨料粒径除了与施工工艺有关外，还与钢筋的布设情况相关。因此，并不是粒径越大的粗骨料越好，而是要按照实际情况，选择最为适宜的粗骨料粒径，以满足混凝土浇筑及振捣要求，达到控制裂缝的效果。

（2）对细集料选择时，可将细度模数在2.6-2.9之间的中粗砂作为首选。混凝土温升速率和收缩幅度与细集料的细度模数相关，通过泵送的方式施工混凝土时，可利用弯管改变颗粒间的位置，但若是砂浆不足，则会引起堵管问题。对此可在混凝土配合比设计中，提高细集料的比例。

（3）集料的质量与大体积混凝土的整体质量密切相关，所以要选择质量达标的集料，尤其是要控制好含泥量，若是集料的含泥量超标，则会对混凝土的强度、收缩性、抗腐蚀性等造成影响，导致混凝土抗拉强度下降，进而引起开列。因此，选择混凝土集料时，为避免裂缝的产生，要对含泥量严格控制，其中石子的含泥量≤1%，砂的含泥量≤3%^[2]。

2.1.3掺和料

车间厂房大体积混凝土施工时，为加快速度，通常会选择泵送的方式浇筑，由于泵送混凝土的影响因素较多。故此，要确保混凝土具有良好的泵送性，对此可以通过掺外加剂或是掺合料来实现。

（1）大体积混凝土中常用的外加剂为木质素双酸钙，它能分散混凝土中的颗粒，减少水的表面张力。拌制混凝土时，掺入适量外加剂能够使混凝土的和易性得到提升，拌和水的用量会减少10%左右，混凝土的强度将会提升10-20%。

（2）将粉煤灰掺入到混凝土中，可以改善混凝土的和易性。添加时，可以采用等量替代法，即用同等重量的粉煤灰替换同等重量的水泥，以此来提升混凝土的强度，降低水化热，避免早期开裂。

2.2施工措施的选择

2.2.1分层浇筑

混凝土构件的尺寸与温度应力成正比关系，即构件的体积越大，浇筑时产生的温度应力就越大，当温度应力达到一定程度时，会引起混凝土温度裂缝。避免此类裂缝较为简单且有效的方法是对混凝土构件分层浇筑，具体是指纵向浇筑，在横向上设置后浇带。常用的分层方式有三种，即全面分层、斜面分层、分段分层。不同的分层方式有着不同的适用条件，可根据工程实际合理选用。

2.2.2二次振捣

大量的混凝土工程实践表明，混凝土浇筑完毕后，在初凝前再次振捣，能够使内部的空隙气泡被有效排出，使混凝土与钢筋表面之间粘合的更加紧密，可防止因工后不均匀沉降引起的裂缝，混凝土的抗压强度能够提升20%左右。二次振捣与一次振捣不同，为发挥出二次振捣的作用，要把握好时间，最佳时间为混凝土首次振捣后，尚未完全恢复正常状态前。由于二次振捣与混凝土的坍落度、外加剂品种以及水泥等因素有关，所以要采取试验的方法，确定最佳时间。

2.2.3混凝土搅拌

常规的搅拌方法对混凝土的抗压能力、力学性能等方面产生不利影响，给裂缝的产生埋下隐患。改进搅拌工艺，可以使混凝土的抗拉能力得到显著提升，收缩幅度随之降低。新型的搅拌工艺不但可以防止水分过度集中，而且还能使硬化的混凝土变得更加紧密，物质间的内部联系变得更强。

2.2.4温度控制

大体积混凝土的温度控制分为两个方面，一方面是对混凝土的出仓温度加以控制，另一方面是控制混凝土的浇筑温度。

（1）石子是混凝土所有原材料中比热容最小的一种，而每立方米混凝土中，石子的质量最高；水是所有原材料中比热容最大的材料，但它在每立方米混凝土中所占的质量比例最少。因此，石子与水的温度对混凝土的出仓温度影响较大。为降低混凝土的出仓温度，应持续降低石子的温度。当施工时温度较高，要避免阳光直射，并搭设遮阳棚为石子遮挡阳光，当石子温度过高时，可以用冷水为其降温。

（2）为降低混凝土构件的内外温差，可按照季节选择方法，如夏季浇筑混凝土时，可在泵送管表面包裹一层草袋，并持续向上喷洒冷水；选择坡度大、可一次性达到目的地的途径泵送混凝土，减少暴露面积，缩短喷水时间间隔。冬季浇筑混凝土时，要确保构件的厚度达到1.0m左右^[3]。

2.3强化构造设计

2.3.1科学配筋

钢在恒温下稳定性较高，它的热膨胀系数与混凝土类似，但钢的弹性模量约为混凝土的16倍，当混凝土达到最高强度，并处于极限变形拉伸值时，应力会发生转移，由此能避免裂缝的产生。

（1）在大体积混凝土构件中，对钢筋合理配置，能够使混凝土的抗裂属性得到进一步优化。设混凝土墙的厚度为40cm，通过增加配筋，可以使混凝土的抗裂性显著增强。配置构造钢筋时，要充分考虑直径和间距两个要素，其中钢筋的直径以6.0-14mm为宜，间距控制在100-150mm之间。可以采用全截面配置的方法，以此来增强结构抵抗贯穿性开裂的能力，此时配筋控制在0.3-0.5%即可^[4]。

（2）混凝土结构孔洞周围、变截面转角以及温度变化等因素，都可能引起混凝土收缩，进而导致构件变形，引起开裂。对此，可在孔洞周围增设网片，增强抗裂性能。大体积混凝土可沿着表面配筋，提高混凝土表面抗温度的影响，达到伸缩的作用。

2.3.2滑动层与反冲层

（1）当混凝土构件的边缘位置出现温度应力时，在外侧接触面上配置滑动层，可以使距离缩减50%左右。滑动层的设置方式如下：均匀涂刷两道热沥青，铺设一层沥青油毡纸，也可用沥青砂代替。

（2）当大体积混凝土基础出现收缩时，会产生侧向应力，为对这部分应力起到缓冲作用，可在底板交接部位，用聚苯乙烯泡沫塑料进行垂直隔离。

2.3.3应力缓冲沟

应力缓冲沟是国外研制开发的大体积混凝土裂缝控制技术，具体是指在混凝土表层，每间隔一定的距离规划一条沟，以此来降低结构表面的拉应力，避免表层裂缝的产生。

2.4加强混凝土养护

2.4.1明确养护要求

（1）要对大体积混凝土构件的内部和表面温差及降温速率随时检测，并将此项工作作为混凝土养护控温的重点。为制定合理可行的大体积混凝土养护防护，可将施工现场的监测数据作为参考依据。

（2）基于温度应力，对控制方式加以确定。目前常规的做法是在混凝土表面凝结时，配置保温层，实际应用中发现，该方式略显急躁，最佳的操作时机是混凝土降温时，具体的参考因素如下：升温时混凝土所受的表面拉应力非常小，所以基本上不会开裂；若是在升温时，开展降温操作，容易引起混凝土蓄热，进而产生持续升温，结合工程实践，在混凝土浇筑完毕36h后，开展保温养护最为合适；大体积混凝土的养护时间应不少于14d^[5]。

（3）保温养护时，要确保混凝土表面始终处于湿润状态，由此能够使混凝土构件的抗裂性能得到显著提升。试验结果显示，在保湿养护条件下，混凝土构件的极限拉伸要高于干燥状态，故此要选择高效的保湿材料对混凝土进行保湿养护。大体积混凝土浇筑施工中，可遵循就地取材的原则，增强保温效果，降低养护成本，可以选用塑料薄膜、洁净的草袋等。

（4）保温养护时，严禁不均衡减温，否则会导致裂缝扩展。拆模后，要对寒潮、减温、干燥等问题予以防范。

2.4.2养护措施

大体积混凝土构件开裂的主要原因是水泥水化热，对此可采取控温措施予以防范。运用减温模式，借助循环冷却水达到减温效果，降低混凝土内部与外表面的温差；选用保温材料，喷洒热水，以此来达到降温的效果。保温模式成本低、操作简单，可以使用的保温材料种类繁多，便于就地取材，可以节省成本。本工程中，为控制混凝土裂缝，采用保温和降温现结合的措施，在钢筋未安装前，埋设降温管，并做通水试验，确认合格后，方可安装钢筋，浇筑混凝土。混凝土浇筑完毕后，用塑料薄膜覆盖保温，并在其上铺设草袋。大体积混凝构件的表面温差达到25℃时，要降低温差，养护时间不少于14d。混凝土的降温速率应控制在1.5℃/d，若是剧烈减温现象频繁出现，且温度差过高，则应查明原因，采取有效的方法加以处理

^[6]。

2.5施工监测

裂缝是大体积混凝土构件作为常见的质量缺陷之一，为有效控制裂缝的产生，可以温度控制为重点。控温的前提是施工现场监测，通过监测掌握温度变化情况，分析温度变化规律，据此制定合理可行的措施，达到减少裂缝的目的。可在混凝土构件内部加装铜热式传感器，对混凝土内部的温度进行测量监控，通过相应的设备获得测量结果。为对混凝土内部的温度场进行高精度监测，要配置数量充足的传感器，并确保埋入混凝土后，传感器均能保持稳定的工作状态。为实现这一目标，应对传感器进行封装，具体的操作流程如下：准备传感器，筛选出质量好、性能佳的产品，检测绝缘参数，选取焊接方式，连接馈线，最后完成传感器密封。测温可在大体积混凝土浇筑完毕后8h左右开始，前5天，检测频率为每间隔2h一次，10天后，每隔6h检测一次即可^[7]。

3结论

综上所述，大体积混凝土施工中裂缝的控制是一项较为重要工作，为避免裂缝的产生，要对原材料进行优选，并采取相应的措施，对大体积混凝土施工过程加以控制，以此来确保工程整体质量。

参考文献

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[2]张云飞.大体积混凝土施工中裂缝成因分析及防治措施[J].四川建材,2021(10):134-135.

[3]禇天.浅谈LNG储罐基础大体积混凝土裂缝控制质量监督措施[J].石油工业技术监督,2021(9):4-7.

[4]蔡双有.大体积混凝土裂缝控制技术在工程中的应用研究[J].科技经济导刊,2021(23):76-77.

[5]丘弋.不同施工阶段地下车站大体积混凝土的侧墙裂缝成因及其控制[J].广东土木与建筑,2021(6):58-62.

[6]郭晓娜,张玉林.土木工程建筑中大体积混凝土结构施工技术的应用[J].砖瓦,2021(2):172-173.

[7]李巍.高温环境下大体积混凝土温度应力裂缝的施工控制技术[J].工程机械与维修,2021(1):114-115.