建筑工程大体积混凝土裂缝成因及控制措施

建筑工程大体积混凝土裂缝成因及控制措施

胡森

深圳市建控地盘监理有限公司

摘要：现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。它主要的特点就是体积大，最小断面的任何一个方向的尺寸最小为1m。它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部升温比较快。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。所以必须从根本上分析它，来保证施工的质量。

关键词：大体积；混凝土；裂缝控制

一、大体积混凝土裂缝成因

1、水泥水化热

水泥在水化过程中要释放出一定的热量，而大体积混凝土结构断面较厚，表面系数相对较小，所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去，以至于越积越高，使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热，与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热，实际上内部的最高温度，多数发生在浇筑后的最初3～5天。

2、外界气温变化

大体积混凝土在施工阶段，它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降，会大大增加内外层混凝土温差，这对大体积混凝土是极为不利的。

温度应力是由于温差引起温度变形造成的；温差愈大，温度应力也愈大。同时，在高温条件下，大体积混凝土不易散热，混凝土内部的最高温度一般可达60～65℃，并且有较长的延续时间。因此，应采取温度控制措施，防止混凝土内外温差引起的温度应力。

3、混凝土的收缩

混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必须的，而约80%的水分要蒸发。多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后，再处于水饱和状态，还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化，这对混凝土是很不利的。

影响混凝土收缩，主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺（特别是养护条件）等。

二、大体积混凝土的裂缝防控方式

（一）施工前的准备工作

     大体积混凝土施工前要对项目进行设计，以保证在其施工时符合工程的实际要求，美观性达标，在施工缝设计时要加强对大体积混凝土温度缝的控制。在准备模板时可以选用三种材质的模板：木模板、钢模板、钢木模板。木模板的优点是它相比钢模板有较好的保温功能，所以，我们在选择模板时必须注意温度的影响。我们在工程项目施工之前要计算大体积混凝土的温度应力和它的收缩性能，进而确定大体积混凝土的温度控制措施，在施工过程中严格实施，以减少温度裂缝的出现。

（二）加强对温度的控制措施

1减少大体积混凝土的约束力

  在一个建筑项目施工期间，地基的约束力是很重要的，我们要减少大体积混凝土的内部约束力，预防裂缝的产生。减少约束力的方式通常是加设滑动层，减少地基和块体的摩擦，提高大体积混凝土块体的稳定性。对大体积混凝土进行分块作业，可以把约束力限制在规定的范围内，以减少其约束力。一般用设置后浇带、加设伸缩缝等来分块，这样可以有效地降低大体积混凝土块的内部约束力。另外，在后期进行保湿养护时，一般是用蓄水或者覆盖的方法，这样能有效控制大体积混凝土的内外温度，预防裂缝。

  2降低大体积混凝土的热量

  为了减少大体积混凝土产生的热量，我们可以减少混凝土中水泥的用量，从而减小混凝土的内外温差，避免裂缝产生。另外还可以通过减少对砂浆的用量、掺入块石、增加粉煤灰或火出灰、加入缓凝剂、使用更好的搅拌方式等等来减少大体积混凝土拌制过程中热量的产生。我们在选用水泥时可尽量选择低水化热的水泥，例如：矿渣或者火山灰水泥，它们产生的热量相对较少。项目施工过程中，我们要尽量减少高温作业时间，不可在中午和气温较高时施工，如果工艺需要，无法避免地进行高温作业则需要降温处理，应该做降温处理，确保施工温度没有超过规定要求。

（三）改善混凝土抗裂性的措施

  1.随着高层建筑和高层建筑的不断涌现，实体混凝土的强度与日俱增，高强混凝土出现c40-c50，结构强度过高，水泥用量高，湿热度高，但高层建筑施工时间长。远离设计荷载的荷载。混凝土在60天或90天内的后续强度可作为混凝土搅拌、混凝土强度评估和结构验收的依据，减少混凝土中的水泥用量，降低混凝土砌块的温升，通过减少水泥用量的方法，降低混凝土的绝对温升，可以降低控制室内外温差和混凝土浇筑后冷却速度的难度固体混凝土所用水泥厚度应选择在c25-c35范围内，水泥用量不超过380kg/m3，尽量选用水化热低的水泥，如矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥等。

  2.除了承载力和结构要求外，混凝土基础还必须配备结构钢筋，以支撑水泥热引起的温度应力并控制裂缝的发展。钢筋应尽可能小直径、小距离。直径8-14-mm和距100-150 mm的比例应足够。整段放大率应在0.3%～0.5%之间。

  3.如果在岩石场地或旧的混凝土基础上浇筑固体混凝土，则应在混凝土边缘铺设滑动层，以降低对结构的压力，减少温度引起的应力，任何柔性防水层也可用作滑动层，而沥青砂垫层、浮脚碎石垫层等都能起到一定的保温和软化作用，一般情况下，滑动层主要应用于预应力结构、装配结构等方面。这一概念已应用于国家标准规范中。

  4.合理选择原材料，优化混凝土配合比，根据混凝土强度要求，合理选择原材料，优化混凝土配合比，使混凝土的温升小，抗拉强度大，极限拉伸变形能力强线膨胀系数越大，线膨胀系数越小。

  5.水泥品种，采用低水化热、高强度水泥，降低水泥水化热，提高混凝土抗裂性，水泥水化热试验，按现行国家标准《水泥水化热试验方法（直接法）》确定，混凝土配制用水泥水化热7天不得超过25KJ/kg；

  6.总分类：导热性好的添加剂，采用较低的线膨胀系数和适当的分类来降低混凝土的温度荷载，根据结构的最小截面尺寸和泵送管线的内径选择最大粒径。在坚持强度的基础上，尽量选用大粒径，可减少水泥和水的用量，从而降低水化热和收缩热，宜选用天然连续起动粗骨料，细集料宜选用坡度好的中砂。

  7.配合比。在这种条件下，优化混凝土的配合比，尽量节约水泥，降低混凝土的绝热温升保证了混凝土的强度和流动性，根据绿色高性能混凝土搅拌机的优化准则，在绝热温升的基础上，对搅拌部位进行了优化。

  8.掺合料。掺合料减缓水化热的速率。记录主要是减水剂、缓凝剂和膨胀剂。从木材中掺入0，25%钙超塑化剂，不仅可以改善混凝土的性能，同时还可减少10%的混合水，节约约10%的水泥用量。通常要推迟混凝土的凝结时间，应加入缓凝剂。否则，凝结时间太早，会影响混凝土保护层的粘结，易出现夹层，降低混凝土的防水、抗裂和一般强度，为防止混凝土凝固，应加入膨胀剂，但扩张方式的选择需要关注。

9.根据铸铁进行印刷电路板施工。为了避免因温度不均和铸铁混凝土施工收缩而造成的损坏性裂缝，在底板的适当位置设置铸铁混凝土结构，根据设计要求或设计规范，将墙体和载体临时分成若干部分，使每个部分都能自行展开和分离。经过一定时间后，浇筑混凝土将结构整体连接起来，在低温下，应选择浇带的浇筑时间，强度等级应高于构件强度。

10.箕斗仓储。箕斗仓法原理与后浇带相同，是后浇带的进一步发展。它充分利用了混凝土在5～10天内性能不稳定，在混凝土完全冻结前张力容易解决的“阻力释放”原理。为避免后期施工中邮带带来的不便，采用一段一段的石材类型，自1978年起在上海宝钢、上海八万体育中心、上海金融广场等民用建筑中采用了“箕仓”法。2005年以来，北京市先后在梅兰芳大剧院、蓝湾等重大工程中投入使用，取得了良好的裂缝控制和经济效益。

11.保温养护，保温养护时间不少于14天，经常检查塑料薄膜或硬化剂涂层的完整性，保持混凝土表面湿润。如果混凝土表面与环境之间的最大温差小于20/8451；，则可以完全消除。

结语：

在建筑大体积混凝土施工中，必须控制好原材料的质量，做好施工准备工作，提高施工技术的科学性、有效性，同时做到有效控制混凝土浇筑温度，并加大混凝土养护力度，只有这样才能有效提升高层建筑大体积混凝土的施工质量，确保高层建筑的整体施工质量和效益.
参考文献：
[1]王昕；；大体积混凝土施工技术在高层建筑的运用和探讨[J]；科技创新和应用；2013年11期
2]常久；；对房屋建筑工程中的大体积混凝土结构施工技术的探析[J]；科技创新和应用；2012年28期