维普资讯 http://www.cqvip.com 专版 Ｉ 大体积混凝土裂缝的控制探讨与实例 口罗涵 摘要：大体积混凝土因其自身的特性及外在因素会导致不同程度的裂缝产生，其开裂的问题是工程建设中 带有一定普遍性的技术问题。裂缝一旦产生，特别是贯穿裂缝出现在重要的结构部位，危害极大。笔者依据自 身的工作经验对裂缝的成因、特点等进行分析，并结合实例从施工技术的角度提出大体积混凝土的裂缝防治 和控制措施，供同行参考。 关键词：大体积混凝土；裂缝；施工；控制措施；实例 １混凝土裂缝的种类及产生原因 １．１按裂缝产生原因分类 由外荷载《静、动荷载）直接应力引起的裂缝和次应力引起 的裂缝：由变形变化引起的裂缝：包括结构因温度湿度变化、收 缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝。其特征是结构要求变 形，当受到约束和限制时产生内应力，应力超过一定数值后产 生裂缝，裂缝出现后变形得到满足，内应力松弛。这种裂缝宽度 大、内应力小，对结构的耐久性损害大。 据国内外调查资料表明，工程结构产生属于变形变化《温 湿度、收缩与膨胀、不均匀沉降）引起的裂缝约占８０％；属于荷 载引起的裂缝约占２０％。 １．２按裂缝所处状态分类 裂缝可分为运动、不稳定、稳定、闭合和愈合等状态。 对于处于运动和不稳定扩展状态的裂缝，应考虑加固和补 救措施。而对于稳定、闭合、愈合的裂缝，结构经表面处理后则 可持久的使用。 １．３按裂缝形状分类 裂缝按形状可分为表面的、深入的、贯穿的、断续的、纵向 的、横向的、斜向的、对角线的、上宽下窄、上窄下宽、外宽内窄 的、囊核形的等等。可从裂缝的出现形状及其发展，大致判断出 裂缝的成因，以便对症下药。 １．４裂缝宽度 １．４．１平均裂缝宽度 在整条裂缝上，其宽度是不均匀的，有的位置宽，有的位置 窄。平均裂缝宽度是指裂缝长度１０—１５％范围较宽区段平均 裂缝宽度。和裂缝长度１０～１５％范围较窄区段平均裂缝宽度 的平均值。即最大与最小平均裂缝的平均值。 １，４．２最大裂缝宽度 （１）无侵蚀介质、无抗渗要求，结构处于正常状态下，最大 裂缝宽度不得大于０．３ｍｍ。 （２）有轻微侵蚀、无抗渗要求时，最大裂缝宽度不得大于 ０．２ｍｍ。 （３）有最重侵蚀和抗渗要求时，不得大于０．１ ｍｍ。 （４）混凝土有自防水要求时，不得大于０．１ｍｍ。【１ 上述标准是从耐久强度考虑的，为设计中和裂缝检测中的 控制范围。但在工程实践中，有些结构存在数毫米宽的裂缝仍 然正在使用，而且多年后也没有破坏危险。如土木建筑中的各 种大型、特种结构和设备基础，一般均存在裂缝，完全没有裂缝 是不可能的，科技工作者的主要任务是根据裂缝的部位、所处 环境、配筋情况和结构形式，进行具体分析、判断和处理。一些 专家和学者根据对结构物裂缝处理的实际经验，认为规范中限 制的裂缝宽度应当根据具体条件加以放宽，如像大量的表面裂 缝，如果经过周密的研究分析确定是由变形作用引起的，其宽 度可不受限制，只须作表面封闭处理即可。１２］ 广东科技２００８．０１．总第１７９期 ２大体积混凝土裂缝可能产生的原因 水泥水化热引起的温度应力和温度变形：某工程底板为 Ｃ４０混凝土（见Ｃ１１座施工平面示意图），由于水泥用量大，所 产生的水化热较大，浇筑的前１～５ｄ内，由于内外温差超过２５℃ 的限制而产生裂缝 。混凝土的收缩变形：由于水平方向和竖直 方向混凝土收缩内部限制条件有差异，会形成不规则的深裂缝。 此工程的底板钢筋较密，采用泵送混凝土，水灰比大，收缩性大， 易产生内部裂缝。干燥收缩：混凝土中８０％水分会蒸发。约 ２０％是水泥的硬化所必需的，混凝土在硬化过程中表面干缩快， 中心干缩慢，将在表面出现应力而产生裂缝。如果不采取措施加 以预防，则可能发展成贯空裂缝，降低结构的整体性、耐久性、防 水性影响正常使用。 Ｃ１１座施工平面示意图 ３采用合理的施工方法 在控制混凝土裂缝的中，一般采取“放”（如设置永久性伸缩 缝）和“抗”（如加强配筋，减少混凝土收缩，提高混凝土抗拉强 度】等方法。本工程的基础混凝土有抗渗要求，不宜采取设置永 久性伸缩缝的方式。故通过优化混凝土配合比设计、掺加掺合料 和外加剂、选择低水化热水泥、优化浇筑施工工艺、确保早期有 效养护等措施，以达到控制裂缝的目的。 ３．１浇筑方案 ３．１．１混凝土浇筑顺序 该工程基础混凝土浇筑从后浇带开始，从西往东整体推进 （由后浇带往基础边整体推进），根据斜面分层浇筑的方法，每层 浇筑斜面厚度Ｈ约０．５ｍ，每层混凝土量约５００ｍ０，两台泵负责 范围各为一半，直至浇筑至东边，底板混凝土全部浇筑完。因混 凝土初凝时间为９．５ｈ，故每层混凝土浇注完成时间控制在７ｈ 内，最后一层（厚度０．６ｍ）８ｈ完成，预计２０～２２个ｈ完成基础 工程施工任务。 ３ １．２控制混凝土温度和收缩裂缝的技术措施 为了有效地控制有害裂缝的出现和发展，必须从控制混凝 土的水化升温、延缓降温速率、减少混凝土收缩入手，采取技术 措施，才能控制有害裂缝的产生与发展。《普通混凝土配合比设 维普资讯 http://www.cqvip.com 学术・建设园地 施工技术 Ｉ专版 计规程》（ＪＧＪ／Ｔ５５—２０００）规定：水泥应选用水化热低和凝结时 间长的水泥，应掺用缓凝剂、减水剂和减少水泥水化热的掺合 料，配合比中还要注意砂石的含水率、含泥量和粒径；砂石含水 量过大会影响混凝土的水灰比 含混量过大会引起结构开裂 粒径较大、级配均匀可减少结构收缩。 ３ １ ３合理选择混凝土配合比，掺入粉煤灰及ＦＤＮ一２缓凝 高效减水剂，水泥选用水化热较低的普通硅酸盐水泥，严格控 制水泥用量，以达到改善和易性，降低水化热，补偿收缩的目的 （具体见配合比设计）。 ３．１ ４加强施工中的温度控制 混凝土在浇筑后，做好保温保湿工作。缓减降温，降低温度 应力，及时蓄水养护并覆盖彩条布，避免曝晒，以免发生急剧的 局部温度变化。采取长时间养护，选择合理的拆模时间，延缓降 温速度。 加强测温和温度监测与管理，随时监控混凝土内的温度变 化，内外温差控制在２５℃以内，基面温度和底面温度差均控制 在２０ｏＣ以内，及时调整保温及养护措施，使混凝土的温度梯度 和湿度差不至过大，有效控制有害裂缝的出现。大气温度测量 是在距离混凝土表面１．５ｍ高、露天、不易破坏处设置２个普通 温度计进行测量读取平均温度值。 ３ １ ５控制石子、砂子的含泥量不超过１％和３％ ｉ ３－２测温子Ｌ的布置 钢筋的密集度对混凝土温度变化有一定影响１６１，钢筋密集 处混凝土温度高峰较小，而在钢筋相对稀疏处混凝土温度高峰 较大。考虑到这一因素，在不同部位钢筋稀疏处埋设测温孔，分 为１、２、３号共３个孔（见图）。承台部位每个设孔深１４００ｍｍ， 孔用７５ｍｍ钢管，底用钢板堵焊，上部高出２００ｍｍ，孔上口用 木塞堵严。在浇筑过程中以及浇筑后进行温度测量，另外在混 凝土表面与彩条布之间设一个测温点。测温在混凝土浇筑２４ｈ 后立即开始，每隔２～３ｈ测温一次，采用普通温度计进行温度的 监测。测温时，将温度计放入孔内，读出温度值，绘出温度变化 曲线图，作为分析依据，进行混凝土浇筑后的裂缝控制计算。混 凝土温度测量工作要持续到混凝土温度与大气平均温度差 １５ｏＣ以内，混凝土温度达到设计强度的８５％以上，经技术部门 和监理同意后方可停止。经验表明，混凝土内部温度在浇筑后 的第３～５ｄ时达到升温高峰，此后温度逐渐下降，故在这段时间 内，更应做好温度监测工作。在测温过程中，当发现温度差超过 ２５ｏＣ时，及时加强保温或延缓拆除保温材料，以防止混凝土产 生温差应力裂缝。 ３．３施工技术要求 基础底板大体积混凝土标号Ｃ４０，抗渗等级Ｐ６。配合比及 原材料水泥、砂石、粉煤灰，外加剂用量和混凝土的初、终凝时 间均经过试验来确定。 浇筑时配备８台插入式振动棒振捣，振捣时间控制在 ２０～３０ｓ，以混凝土开始泛浆和不冒气泡为宜，并应避免漏振、欠 振和过振，振动棒应快插慢拔，振捣时插入下层混凝土表面 １０ｃｍ以下，间距控制在３０～４０ｃｍ，确保两斜面层间紧密结合 每工作班组由试验员在浇筑地点测试混凝土坍落度至少 两次，并根据规范要求留置试块，抗渗试块实现现场同条件养 护及试验室标养。 ３．３．１泌水和浮浆处理。 本工程因采取分层浇筑，上下层施工的间隔时间较长，因 此各层易产生泌水层。可使人工将多余的水份及浮浆排除。 ３．３．，２混凝土表面处理 用木抹子进行表面提浆找平处理，以闭合水裂缝，初步标 高用长刮杆刮平，再用木抹子收压两遍，这样既能排除混凝土 因泌水在粗骨料、水平钢筋下部生成的水分和空隙，提高混凝 土与钢筋的握裹力，又能防止因混凝土沉落而出现裂缝，减少 内部微裂，增加混凝土密实度，提高混凝土抗裂性能。在混凝土 二次收面时立即覆盖一层彩条布，并浇水养护。及时调节运输 车辆，防止压车，断车而造成坍落度损失，影响泵送和基础浇筑 质量。 ３．４混凝土配比设计过程： 大体积泵送混凝土除应满足一般混凝土具有的流动性、坍 落度、耐久性、经济性等要求外，还要求混凝土必须具有低水化 热及可泵性。因此，大体积泵送混凝土对原材料要求较严，对配 合比要求较高。 ３．４．１原材料 （１）水泥 应避免使用刚出厂的水泥，这种水泥本身温度就高，可达 ５０℃以上，这对降低混凝土出罐温度极为不利，所以应贮存一 段时间进行冷却。本工程使用ＰＯ４２ ５Ｒ水泥，其主要使用情况 见．表１ 煮１ 水泥品种及 适宜生产混凝 水化热 泌水性 安定性 结时间 标准稠度用 标号 土标号 水量（％） ＰＯ４２ ５Ｒ Ｃ３０以上 低 小 良 ｆ正常 ２５ ７ （２）粗骨料（碎石） 粗骨料采用５～３１．５ｍｍ连续碎石。为避免混凝土在泵送过 程中堵管，所以粗骨料的粒径应／Ｊ、于输送管径的１／４，最大不能 超过１／３，本工程用中１２５ｍｍ配管，选用最大粒径为３１ ５ｍｍ 的碎石，输送效果比较好。 （３）细骨料（砂） 选用细度模数为２．８～３．０的中砂，质量指标符合《普通混凝 土用砂质量标准及检验方法｝ＪＧＪ５２—９２规定，砂率宜为３９％ －４１％。 （４）粉煤灰 混凝土中掺入粉煤灰能替代部分水泥，以减少水泥的用 量。对改善混凝土的和易性，减少混凝土在输送管中的泌水，提 高混凝土的可泵性，效果显著，本工程采用的粉煤灰，经试验其 质量符合《用于水泥和混凝土中粉煤灰）ＧＢ１５９６—２００５和《粉 煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程｝ＪＧＪ２８—８６的ｌＩ级粉煤 灰要求。 （５）外加剂 本工程采用ＦＤＮ一２缓凝高效减水剂。此种外加剂是既缓凝 又减水的复合型外加剂，缓凝推迟混凝土水化反应时间，减水是 在保证强度的情况下，减少水和灰用量，从而降低了水化热，外 加剂质量和检验方法符合《混凝土外加剂，）ＧＢ８０７６—１９９７及《混 凝土外加剂匀质性试验方法｝ＧＢ８０７７—２０００的规定 （６）水 采用饮用水，质量符合《混凝土拌合用水标准）ＪＧＪ６３—２００６ 规定。 ３ ４ ２配合比的确定 原材料选定之后，确定主要的技术指标便成了配合比的关 键，根据以往的经验及本次任务的特点确定如下： （１）采用水化热较低的水泥，在满足混凝土设计强度的前 提下尽量减少水泥用量，降低水化热。如普硅水泥、矿渣水泥： （２）采用矿物掺合料减少水泥用量，进一步降低水化热的 产生；如掺加粉煤灰。粉煤灰使混凝土水化热在一定程度上延 缓释放，对大体积混凝土的温度控制较为有效，同时增加了混 ５７ 广东科技２００８ Ｏｌ 总第１７９期 维普资讯 http://www.cqvip.com
专版Ｉ 施工技术 学术・建设园地 浅析混凝土施工中裂缝的成因及预防措施 口袁国威 摘要：ＥＩ３－Ｔ－￣筑工程中普遍存在让众多工程人员感到头痛的混凝土裂缝问题。因此，针对混凝土裂缝普遍存 －在的现象和问题，笔者根据多年的现场工作经验，提出从原材料选择、配合比设计及试验等环节抓起，特别是 严格实施浇筑及养护阶段的控温措施，从而有效地预防和控制混凝土裂缝的产生。 关键词：混凝土裂缝；大体积混凝土；预控措施 １综述 混凝土裂缝问题的普遍存在，倍受工程界和学术界关注。 诱发或影Ⅱ向混凝土裂缝产生、发育的因素甚多，而且不同工程 承重等边界变形或边界压力导致的拉压剪应力等等。这些都是 混凝土裂缝产生的原因，也就是制定预防和控制裂缝产生的措 施的主要方向。 的混凝土结构，因结构形式、原材料以及施工环境、条件的不 同，混凝土裂缝产生的情况也不尽相同。因此，对混凝土裂缝进 行分类，探究各类裂缝的诱发和影响因素，具有十分重要的现 实意义。 混凝土裂缝的分类，按时间分有早期裂缝和后期裂缝，按 成因分有收缩裂缝、温差裂缝及安定性裂缝，按空间尺度分有 表面裂缝和深层裂缝，按危害分有表面裂缝和贯穿裂缝。本人 认为，混凝土裂缝的类型从产生原因上探究，可以分为物理和 化学两个主要类型，而物理类的裂缝是最常见而且最难预防和 控制的。化学类的裂缝，主要包括因水泥安定性及碱骨料等化 学反应产生的裂缝，这类裂缝比较容易预防。物理类裂缝是因 温度梯度、收缩、变形、约束等各种因素，导致混凝土体内部或 表面产生应力和应力变化，同时与混凝土增长中的强度之间不 相适应而产生和发育的。混凝土从浇筑成型起就开始其强度 ２混凝土原材料选取及施工配合比设计 混凝土材料选取及配合比设计，对预防混凝土裂缝的产生 有重要意义。材料问题，如碱骨料、水泥安定性、骨料含泥量、骨 料级配等，是混凝土裂缝产生的重要控制元素。同时，水泥性能、 水泥用量和水用量、水灰比，对混凝土水化热的产生和消散、混 凝土收缩等有至关重要的作用，是从源头上控制温度应力、收缩 应力的重要环节。 （１）原材料的选用原则。一是选用碱活性小的砂石骨料：二 是选用低碱水泥和低碱或无碱的外加剂；三是选用合适的掺和 料抑制碱骨料反应；四是选用低热或中热水泥，如矿渣水泥、粉 煤灰水泥等；五是选用级配优良的粗骨料并控制砂的细度模数。 （２）优化配合比。水泥用量越大、用水量越高，表现为水泥浆 体积越大、坍落度越大、收缩越大。配合比设计中砂率、水灰比选 择不当将造成混凝土和易性偏差，导致混凝土离析、泌水、保水 性不良，增加收缩值。因此在工程施工时要通过试验，忧化配合 比，特别是水灰比，在满足强度、施工工艺要求的基础上，尽量减 增长的过程，在这个过程中，导致混凝土体产生应力的因素包 括：水化热导致的内外温差产生的温度应力；混凝土收缩受边 界等约束产生的收缩应力；基础变形、模板变形、混凝土面过早 凝土的和易性，改善了混凝土的后期强度，施工也较为方便，费 用相对便宜： （３）控制坍落度，防止混凝土离淅，降低单方用水量，减少 收缩； （４）采用中砂，降低砂率，进～步减少收缩； （５）采用缓凝型高效减水剂，延长终凝时间，减小温度应 设计要求。工程完成至今没有发现有害裂缝，各项性能指标均达 到设计要求。 ４结束语 对于混凝土裂缝，应以预防为主，为此需要掌握它的基本 知识，并根据实际采取有效措施。防止裂缝的产生，设计是核 力，推迟温度峰值出现的时间： （６）对骨料进行淋水降温，在水池中加入冰块，控制混凝土 的入模温度； （７）优化配合比，提高骨料含量，减少收缩； （８）原材料储备充分，保证材料的稳定性。 根据以上原则确定的配合比经试验室与生产线试验的结 果见表２： 袁２ 试验 水胶 外加 到工地 到工地半 抗压强度（ＭＰａ 剂 砂率 出厂坍落 坍落度 初凝 终 小时坍落 方法 比 （％） ％ 度（ｍｍ Ｊ （ｍｍ） Ｔ 凝 度（ｍｍ ３ｄ ７ｄ ２８ｄ 试验室 生产线 ０．４５ １．９０ ４１ 心，施工是把关，材料是关键。实践证明，如果在大体积混凝土 施工过程中，技术人员对裂缝产生原因认真分析，引起重视，实 施工序时严格把关并采取相应的技术控制措施，各方严格按国 家有关规范操作，特别是抹面搓压及养护工序，各方合作得力， 完全能够有效控制大体积混凝土裂缝的产生。● 参考文献 Ｉ１】富文权、韩素芳《混凝土工程裂缝分析与控制》中国铁道出版社． Ｉ２】赵志缙，新型混凝土及其施工工艺．中国建筑工业出版社． Ｉ３】朱伯芳．大体积混凝土温度应力与温度控制．中国电力出版社． Ｉ４】混凝土工程施工新技术．中国环境科学出版社． Ｉ５】耿维恕，钟婀垣混凝土及预制混凝土构件的质量控制．中国建筑工 业出版社． １５Ｏ一１７０ ４０￣１６（３ ９ ５ １１ １３０￣１５０ ２６ ３３ ４３ １７０ １６０ ９ ５ １１ １５０ ２５ ３１ ４２ 经试验室及生产线试验，均取得了满意的效果。抗渗结果， 经验表明Ｏ．５２水胶比结果可达Ｐ８以上，０．４５水胶比可达 Ｉ６】李苑大体积混凝土温度裂缝控制《建筑技术）２００６．４． Ｐ１Ｏ。抗渗试块检测结果均达到Ｐ６的设计要求。 工程经过约２０ｈ浇注完毕，标养、同条件、抗渗试块均达到 （作者单位：深圳市龙岗区工程质量监督检验站） ５８ 广东科技２００８．０１ 总第１７９期