大體積混凝土裂縫原因分析及如何進行現場預防控制

    一、大體積混凝土裂縫原因分析

    1、收縮變形引起的裂縫。水泥用量、用水量及水泥種類是影響混凝土收縮變形的主要因素。水泥用量越小，或用水量越小，產生收縮的可能性就越小，引起開裂的概率就越低。水泥品種不同，也會對混凝土的收縮造成一定影響，硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥的收縮量較大。

    2、混凝土表里溫差引起的裂縫。混凝土的凝固硬化過程也是水化熱釋放的過程，在水化過程中會釋放大量的水化熱。由于大體積混凝土體型厚大，熱量散發由內而外，從而造成較大的表里溫差。當表里溫差超過25℃時，極限抗拉強度小于內部溫度應力時，很可能出現溫度裂縫。同時，如果混凝土降溫過快，也可能出現收縮貫通裂縫。因此，水泥水化熱引起的表里溫差是大體積混凝土發生裂縫的主要起因之一。

    3、原材料質量引起的裂縫。混凝土原材料控制。如使用含泥量過高的砂石、級配差的砂石、過細的砂顆粒等，也可能導致混凝土出現裂縫。混凝土攪拌用水、外加劑中氯化物等雜質含量比較高的情況下，容易使鋼筋銹蝕，進而影響鋼筋與混凝土的粘結力。使用的外加劑、拌和水如果含堿或使用海水拌制混凝土，也有可能促進堿骨料反應，導致混凝土開裂

    4、施工工藝不當引起的裂縫。

    （1）混凝土攪拌運輸、運輸時間的長短，直接影響著混凝土的和易性、流動性，時間越長，蒸發水分越多，塌落度損失越大，高溫天氣時的影響尤為明顯；為便于施工，現場人員擅自加水，將配比有差異的混凝土同時澆筑在同一部位，招致混凝土呈現裂痕。

    （2）振搗方式不當引起裂縫。

    （3）養護不當引起混凝土開裂等。

    二、監理工程師的控制措施

    為防止大體積混凝土裂縫的產生，監理工程師應對混凝土的設計構造措施、配合比設計以及混凝土施工中的運輸、振搗、抹面、養護、測溫等主要工作環節實施重點監控，突出預防為主的作用。

    1、設計構造措施。

    （1）在辦制混凝土時增加適量的粉煤灰，減少水泥的使用量，運用混凝土的后期強度是一種常用的方法。

    （2）設置滑動層，適當減少應力約束的影響。

    （3）設置緩沖層。

    （4）避免應力集中。

    （5）合理配筋。

    （6）合理設置施工縫。

    （7）合理制定溫控指標。

    2、原材料控制技術措施。

    （1）水泥。水泥水化過程中會釋放大量的水化熱，使混凝土形成較大的內外溫差，是溫度裂縫產生的重要起因之一。水泥的品種影響著水化熱的高低，拌制混凝土應優選水化熱比較低的水泥，同時，優化混凝土配合比，盡量降低水泥用量。

    （2）骨料。骨料，應優先選擇堆積空隙率小、顆粒級配良好、表面干凈、有害雜質少、強度高的砂石，在保障混凝土功能的前提下，盡可能地多加入骨料，縮減水泥用量，壓低混凝土溫度峰值。

    （3）外加劑。混凝土外加劑有多種類型，如早強劑、緩凝劑、膨脹劑等。在混凝土中摻入適當的外加劑，能夠節省攪拌的用水量，改善混凝土的性能，調整混凝土的凝結時間，降低混凝土的溫升速度，延緩溫度峰值時間，減少裂痕產生。外加劑的使用，還可以混凝土的和易性得到改善，減少甚至是避免出現泌水和離析現象，減少坍落度損失，縮減收縮。摻入膨脹劑還能使混凝土的收縮得到補償，進而增強混凝土的抗裂功能。

    （4）粉煤灰、礦渣粉。在混凝土中摻入粉煤灰及礦渣粉，可以替代部分水泥，使混凝土的性能得到改善，坍落度損失得到降低，凝結時間得到延緩，水化熱得到降低，溫升速度得到延緩，從而減少混凝土內外溫差引起的開裂。

    3、現場控制措施。

    （1）大體積混凝土施工，施工單位應按要求編制專項施工方案，經內部審批后，按程序報監理工程師批準后實施。

    （2）施工溫度控制。大體積混凝土工程施工前，應提前試算混凝土的溫度、溫度應力及收縮應力這些重要指標，并進一步確定大體積混凝土的升溫峰值、表面溫度與外界氣溫的差值、里表溫差及降溫速率，據此制定控制溫度的相應措施。

    （3）預埋水管，降低最高溫升。預埋薄壁鋼管作為冷卻水管，水管上下間距1.5~3.0m，橫向間距1.5~3.0m交替安裝，并通過立管相連接，通過水流散發熱量，降低混凝土內部溫度。

    （4）改進混凝土施工工藝。一次振搗完成后，在混凝土初凝前進行二次振搗，可進一步擠出混凝土中的水分，使混凝土的密實度得到提高，并增強鋼筋與混凝土之間的握裹力；使用“一平二碾三收光”的施工工藝來施工，密閉混凝土表面毛細孔，控制表面裂縫。

    （5）合理選擇混凝土澆筑方案。

    ①大體積混凝土澆筑，可視現場的實際情況選擇采用全面分層澆筑或斜面分層澆筑施工措施，加快散熱，縮減混凝土凝結過程中的水化熱，降低內外溫差，避免溫差應力造成的裂縫。選擇比較好的澆筑方法，可以縮短混凝土輸送管頻繁裝、拆、沖洗占用的時間，提升泵送效率，也可以使泌水處理得到簡化。

    ②確保在下層混凝土初凝之前完成上層混凝土澆筑，不留任何施工縫。

    ③混凝土振搗到位。每層振搗時，振搗半徑不超過振動棒的作用范圍，并插入下層混凝土不小于l00mm。

    （6）特殊氣象條件下時，采取的必要辦法：

    ①高溫天氣澆灌混凝土可采取摻冰水攪拌、砂石料遮陽，棉氈包裹泵送管、灑水降溫等辦法壓低澆灌溫度，如有必要，在混凝土內預埋冷卻管通水降溫。混凝土澆筑后保濕保溫養護尤為重要，模板和混凝土要避免陽光直射。

    ②低溫天氣澆灌混凝土，宜釆用熱水拌和、加熱骨料等措施提升原材料溫度，混凝土入模溫度應高于5℃，或采取暖棚保溫等措施，保證混凝土不受凍害。澆筑后混凝土的保溫養護工作應及時、到位。

    ③大風天澆筑混凝土時，為防止風干造成裂縫，應釆取擋風措施，減緩混凝土外表風速，加快振搗速度，增加混凝土的抹壓遍數，并及時覆蓋塑料薄膜和保溫材料。

    ④雨雪天氣不宜露天澆筑，當澆筑時，應釆取可靠辦法。澆筑時，如突遇大雨或大雪天氣時，應及時將待澆筑部位的積水、積雪清除，并將施工縫留置在結構適當部位，暫停混凝土澆筑；對已澆筑的混凝土立刻嚴密覆蓋，防止雨水直接沖刷新澆筑的混凝土。

    （7）泌水處理。在澆筑過程中，混凝土骨料下沉，水泥漿和水分上升，外表析出水分。為防止泌水對混凝土上下層之間的粘結力構成影響，應組織專人將泌水聚集后隨時排除，并將混凝土表面浮漿清除干凈。

    （8）混凝土表面的處理。混凝土完成振搗后，依據標高線用刮杠將表面刮平，在初凝前用鐵筒碾壓數遍，用木模抹壓，待混凝土收水后，再用木抹二次搓平，以閉合收水裂痕，并及時覆蓋塑料薄膜、保溫、養護。

    （9）養護措施。養護工作是否到位，對大體積混凝土施工質量有著重要影響。夏季施工，大體積混凝土可采用覆蓋塑料薄膜、澆水保濕養護等辦法，有條件時也可采用蓄水或流水養護；冬期施工，可采用棉被保溫覆蓋、搭設暖棚等措施。混凝土在濕潤環境中的養護時間不少于14d；保溫層的撤除應分層實施，當混凝土的表面溫度與環境最大溫差小于20℃時，方可完全拆除。

    （10）測溫措施：

    ①混凝土溫升值在入模溫度的基礎上控制50℃以下。

    ②混凝土內外溫差控制在（不含混凝土收縮的當量溫度）25℃以下。

    ③混凝土的降溫速率控制在2.0℃/d以下。

    ④混凝土表面與大氣溫差控制在20℃以下。

    ⑤在大體積混凝土澆筑最初的72h內的溫差波動最大，在這段時間應加大測溫頻率，每2小時1次。測溫時，要求記錄混凝土入模溫度、養護條件、測溫時間、間隔時間、各測點上、中、下溫度值、大氣溫度、表皮溫度，異常狀況產生的時間。拆模或撤除保溫時應關注氣溫、環境、氣候變化及混凝土內外溫差，一旦出現異常情況，立即采取措施。

    三、結語

    如何預防大體積混凝土施工裂縫的發生，一直是監理工程師的工作重點之一。本文從監理工程師的角度，分析了大體積混凝土裂縫的產生的起因，提出了為保證質量應采取的措施，期望在大體積混凝土施工質量控制中對監理工程師的工作有所幫助。

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    原標題：大體積混凝土裂縫質量控制研究

本文來源：土木工程網        文徑網絡數據中心：劉紅娟 尹維維 編輯       劉真 方俊 審核

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