大体积混凝土产生裂缝原因及控制措施.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 22 日 作者简介：袁运安（1977），男，汉族，陕西西安人，本科学历，工程师，研究方向为工程管理。-80-大体积混凝土产生裂缝原因及控制措施 袁运安 西安市高新区创樾城市发展建设有限公司，陕西 西安 710000 摘要：摘要：随着建筑业的发展，大体积混凝土施工几乎随处可见，如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等，针对大体积混凝土的浇筑施工，分析大体积混凝土裂缝的原因，采取措施减少混凝土裂缝，增强混凝土质量，以保证结构安全。根据某在建项目大体积混凝土基础为实例，分析大体积混凝土产生裂缝原因及控制措施，希望为后期项目管理提供参考。关键词：关键词：大体积混凝土；产生裂缝原因；控制措施 中图分类号：中图分类号：TU7 1 研究项目概况 本项目位于城市核心发展区域，大体积混凝土为钢筋混凝土筏板基础，钢筋混凝土外墙，筏板厚 1000mm、1200mm、1500mm；基础混凝土量约为 30500 立方米，混凝土强度等级均为 C35。混凝土浇筑情况说明：筏板混凝土按后浇带分格浇筑。-2 层梁、板、墙、柱混凝土同时进行浇筑；-1 层梁、板、墙、柱混凝土同时进行浇筑。2 大体积混凝土简述 大体积混凝土（英文名称：体积），在大体积混凝土施工标准GB50496-2018 中，对体积最小几何尺寸在 1 米以下的大型混凝土，或者预测由于水泥基体水合而发生的温差和收缩，出现不利裂纹的混凝土，称为大体积混凝土。在当今的工程建设中，经常会遇到诸如高层建筑物基础，大型设备基础，水利大坝等大型工程。其最大的特征是其最大的规模，最小截面任意一方的最小可达 1 米。由于其比表面积较低，使得混凝土的水化热较为集中，且其内部温度较高。由于内部和外部的温差过大，会引起内部的温度裂纹，从而危及到建筑物的安全与使用。因此，要对其进行深层次的剖析，才能确保工程的高品质。3 大体积混凝土裂缝类型 3.1 表面裂缝 近些年，大体积混凝土凭借着自身的优越性受到广泛关注，成为了相关行业发展进程中的优选对象，展示出绝佳的性能。大体积混凝土在多种因素的影响下极易出现表面裂缝，这是相对常见的类型。表面裂缝主要是混凝土硬化的环节未能接受科学保护，进而出现了明显的裂缝问题，一般考虑是干燥和脱水所致。在对表面裂缝进行处理的时候，应结合混凝土施工情况详细分析，及时做好表层养护工作。3.2 温度应力裂缝 大体积混凝土裂缝硬化的环节，极易受到温度变化的直接影响，若是未能管理和干预，将会出现温度应力裂缝，这对大体积混凝土结构整体都能构成威胁。面对温度应力裂缝，需要控制施工环境的温度和湿度，将其稳定在合理范围内。3.3 收缩裂缝 大体积混凝土在硬化阶段极易出现收缩情况，这就使得收缩裂缝产生，能够降低混凝土结构的稳定性。对于收缩裂缝，在实际预防的阶段应考虑添加适量膨胀剂，还要将水泥用量和水灰比等控制在合理范围内。对于收缩裂缝，还要选择适宜的控制措施，要从根本上降低出现收缩裂缝的概率。3.4 扭曲裂缝 在大体积混凝土施工环节，要考虑多种情况，明确引发裂缝的关键因素，从源头上采取必要的防范措施。扭曲裂缝往往会产生于大体积混凝土结构中，重点是在混凝土受到弯曲力和剪切力的时候出现。在对扭曲裂缝加以处理时，应选择适宜的结构设计方案并适当增设钢筋。4 大体积混凝土产生裂缝原因 中国科技期刊数据库 工业 A-81-根据其在结构中的位置，可将其划分为穿透式裂缝、深层裂缝和表层裂缝。贯通裂纹是指从表层的混凝土裂纹向深层次的裂纹发展到贯通裂纹。这种情况下，建筑物的截面会被截断，从而导致建筑物的完整性与稳定遭到破坏，其危害十分严重；但是，深部裂隙对建筑物的局部切割也具有相当的危险性；表层裂纹的危害通常不大。但是，裂纹的产生并非完全的对建筑物的安全性产生了一定的危害，有一个最大容许值。通常条件下，最大裂缝的最大宽度为 0.3 mm；在户外或潮湿的房间中，最大裂纹宽度不超过0.2毫米。在地下和半地下工程中，由于混凝土开裂，其防渗能力受到了很大的制约。通常情况下，在 0.1-0.2 毫米的范围内，尽管初期会有少量的渗漏，但只要一定的时间就能愈合。当裂隙宽度大于 0.2-0.3 毫米时，裂隙越大，渗透率越高。因此，在实际施工中，要尽可能避开贯通整个截面大于 0.3 mm 的裂隙。因此，采用化学注浆方法对其进行补强是十分必要的。大体积混凝土施工中，其产生的主要因素有：一是由于混凝土自身的因素：内外温度差异造成的；另外，由于外界环境的影响，以及内部颗粒之间的相互制约，这就造成了混凝土虽然有着很高的抗拉性能，但是它的抗拉性能却很差。因此，当温度应力超出了混凝土的抗拉能力时，就会产生裂纹。此类裂纹的大小只要在容许范围之内，对其承载力基本没有什么影响，但对其耐久性能产生了一定的影响，应引起足够的关注并进行有效的控制。（1）由于水化后的水泥在水化时会放出一些热能，而大体积的混凝土由于其截面厚度和比表面积都比较低，因此，在施工中所产生的热量很难在结构中逸散。因此，水泥中的水泥水化热得不到有效的散热，从而导致水泥表面温度不断升高，从而加大了外部温度和外部温度的差异。在相同的条件下，每一小时内所产生的热量，取决于每一种水泥种类及所使用的水泥的数量，并且随着混凝土的龄期的延长而增大。因为混凝土的表层有一定的热量，所以大部分的室内高温都是在浇注 3-5 天以后才会出现。(2)外部环境温度的改变，使大体积混凝土处于施工期，其浇注温度会随外部环境温度而发生改变。特别是在气温骤降时，内外温差会显著增加，这对大体积混凝土的发展极为不利。温度变化引起的温度应力；同时，由于温差的增加，其内部的温度应力也相应增加。而大体积混凝土在高温环境中难以散发热量，其最大温升通常可达到 60-65，且持续期更长。为了避免由于内部和外部的差异而产生的温度应力，必须对其进行温控。(3)水泥固化时，需用 20%左右的水，约 80%的水分挥发。由于水分蒸发太多，混凝土会发生体积收缩。混凝土因其内部水份流失而产生收缩。如果在收缩后，混凝土重新充满水分，那么它还可以持续地进行下去，直到达到最初的体积。干湿交替作用导致混凝土的容积不断改变，对其非常有害。水泥品种、配合比、外加剂、施工技术（尤其是养护状况）对混凝土收缩的影响较大。5 大体积混凝土施工中的质量控制 该项目大体积混凝土基础施工前编制专项施工方案，从技术管理、原材料的控制、混凝土的配合比、浇筑方法、温度控制、养护措施、温度检测采取不同措施保证施工质量，经归纳主要分为四个方面：5.1 技术管理控制（1）制定建设计划书，并组织各项目经理认真研究。工地经理向各班组负责人做了详细的技术说明，并对工地的建设工作进行了指导。（2）通过对混合料进行优选，选择具有低放热量、稳定性能好的水泥；(3)为减少水泥消耗和热量，使用 60 d 龄期的混凝土。(4)为了降低水泥消耗，提高工作性能，在施工过程中加入减水剂、缓凝剂及外加剂。5.2 原材料的控制 在选择大体积混凝土的原料时，应该考虑如下问题：(1)采用中、细集料，采用中、细粒级配；(2)混合材应选择缓凝、超塑化剂；掺合料可选择粉煤灰、炉渣等。(3)采用掺入、集料等方法，在保证混凝土强度及坍塌率的前提下，降低每立方米混凝土对水泥用量。(4)尽量选用较少的胶凝材料，如：混凝土的水化热小，凝固期短；中热硅酸盐浆、低热渣硅酸盐、坝硅酸盐、灰硅酸盐等。5.3 大体积混凝土的浇筑方法控制 除了要保证各部位混凝土在初凝之前已被上一层新混凝土覆盖并夯实，还要考虑到结构尺寸、钢筋密中国科技期刊数据库 工业 A-82-度、预埋管线与地脚螺栓的留设、混凝土供应状况、水泥水化热等诸多方面的影响。（1）全面分层情况 当一层完全浇注完成后，返身进行二次浇筑，这一次要保证一次的混凝土没有凝结，这样一层一层地不间断地进行，直到完成。按此方法进行布置，其所适应的平面大小通常都不能过大，应从短边出发，沿着长边向前推进为宜。如有需要，可将其分为两个部分，即由中部到末端或由两个部分同时灌注。（2）分段分层情况 混凝土的浇注顺序为：从基层起，混凝土浇筑到某一段，然后再进行下一道混凝土的浇灌，然后再进行其它的混凝土的浇灌。因其数量众多，在已浇完顶后，若一楼底的水泥尚未凝固，则可再从二楼按此顺序进行。该方法适合于施工现场施工工期短等特点。该方法适合于建筑物的厚度不是很大，但其面积和长度都比较大的情况。（3）斜面分层情况 当建筑物的高度远高于建筑物壁厚 3 倍时，建议倾斜角度不超过 1/3。从浇注层底面起，逐步上升。5.4 大体积混凝土养护时的温度控制 对大体积混凝土进行养护，除保证其强度成长外，还必须对其进行人为温控，以避免其产生裂缝。所谓的温控，就是人工地控制混凝土的浇注和混凝土中的最高气温。为此该项目大体积混凝土基础在施工前通过热工计算，计算了混凝土表面最大温度、混凝土内部最大温度，并结合大气温度，采用双层 1.5mm 厚的棉毡进行覆盖保温，来满足最大里表温差、最大表面与大气温差符合规范要求。在混凝土养护阶段的温度控制应遵循以下几点：(1)混凝土浇筑时，混凝土的内外温差应控制在规定的范围内；在满足抗裂能力要求的条件下，保温时间宜为 25-30。(2)浇完后，在浇捣时，注意将其温差保持在 20以下。其温差由表面温度、中心温度和外界气温之间的差值组成。(3)为了减小外部和内部的温度差异，采取了室内冷却的方法。采用内冷却方法，即通过在混凝土中埋设一根管子，向混凝土中注入冷水，以达到降温的目的。在混凝土刚刚浇注后即进行降温，也可用普通的混凝土填方方法来控制由于内部和外部温度的差异造成的裂缝。(4)保温方法：将草袋、锯木、湿砂等隔热材料（如草袋、锯木、湿砂等），在慢速散热的同时达到所需的强度，从而将内部温度与外部温度保持在 20以下。(5)在混凝土表面设置防裂网，以避免因混凝土收缩而引起的开裂。在进行大体积混凝土的基础上，结合具体情况，采用相应的处理方法，可以确保大块混凝土的施工质量。所以，在进行大体积混凝土的过程中，首先要尽可能地减小水泥的水化热，延缓其释放的峰值，比如将 60 d 龄期的混凝土强度设定为设计强度（这一点需经设计部门批准），从而达到减少水泥消耗的目的。在混凝土中加入适量的粉煤灰，不仅可以减少水泥的使用，而且可以延缓放热峰值的到来，因为它的水化速度比较缓慢；添加混合料还可以降低水泥和水的用量，延缓放热峰的发生；在夏天，采取冰水拌和，在砂石料场设置遮阳，在运输过程中对混凝土进行全面的覆盖喷洒凉水，可以使混凝土的出、入模温度下降。通过采取上述措施，可以有效地降低水泥水化热引起的温度应力。二是采用不短于 14 天的保温、湿润和养护，以保证在浇筑时，由于温度变化引起的温度应力低于混凝土自身的抗拉强度，防止出现贯穿裂纹。三是采取多层次、多层次、多层次的方法进行混凝土的振捣，并将其压实，从而使得水泥中的水化热量尽早逸出。二次振捣可以提高混凝土的密实性，增强抗裂性能，从而保证上部和下部的混凝土在初凝之前达到较好的粘结效果。四是对混凝土实施温度控制，及时监测混凝土的温度变化，并采取适当的隔热、养护措施，确保混凝土的内外部温度不超过 25 度。该项目大体积混凝土基础施工处于 10 月份，外界气温适宜施工，除注意以上几点外，重点观测的混凝土里表温差和外界气温与混凝土表面温差不超过 25。6 结语 综上所述，随着我国经济的不断发展，各种基础设施建设也在不断完善，如高速公路，桥梁，机场，港口，核电站，钻井平台，高层建筑，地下工程等。为了确保大体积混凝土的浇筑质量，就要控制和减少中国科技期刊数据库 工业 A-83-裂缝产生，需要我们加强质量过程管控力度，加强对混凝土生产、运输、浇筑、振捣、养护等施工环节的管理，严格按照专项方案和技术规范进行施工。参考文献 1马如,赵长明.冬季大体积混凝土施工浅谈J.科技资讯,2021,19(11):91-94.2李丽君.大体积混凝土施工中裂缝控制探讨J.中国住宅设施,2021(11):23-24.3赵星辰,李泽宇,申江华,等.建筑工程大体积混凝土施工技术要点分析J.建筑 建材 装饰,2021(10):89-90.4颜兵,张英杰.房屋建筑工程项目应用大体积混凝土施工技术的研究分析J.建筑与装饰,2021(13):189,193.