浅析大体积混凝土裂缝

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【摘要】：大体积混凝土多用于高层及超高层建筑的基础，如筏板基础、箱形基础。本文对大体积混凝土裂缝的产生、防治措施进行了阐述。

【关键词】：大体积混凝土 裂缝 防治措施

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号： 1 工程概况

某超高层建筑地下室基础为筏板基础与箱型基础组合的形式，一期工程基础底板总面积约5200m2，厚度为1.2~3.0m，底板混凝土总浇筑量约13000 m3，混凝土采强度等级为C40，抗渗等级为P10，采用商品混凝土。本工程底板混凝土浇筑量较大，浇筑过程中的施工组织难度高。

2 工程难点

（1）本工程地点在南方，底板的浇筑时间是夏季， 室外气温高，易造成混凝土内外温差与温度应力，使大体积混凝土出现裂缝。

（2）本工程基坑较深，约30m，底板钢筋及混凝土工程量大。本次底板混凝土浇筑总量约13000 m3，为一次性连续浇筑，施工时间长，工艺要求高，受环境影响大。

（3）由于体积过大，水泥水化过程中产生大量热量，使混凝土温度梯度大，极易引起裂缝。

（4）大体积混凝土中的工程质量问题较难发现和探测，一旦出现有害裂缝，较难处理。

3大体积混凝土裂缝产生的主要原因

3.1水泥选用不当，水化热过高

水泥水化热引起温度应力和温度变形而产生裂缝。水泥水化过程中产生大量热量。当混凝土内部与表面温差大时，就产生温度应力和温度变形，混凝土内部的温度应力与混凝土厚度及水泥用量、品种有关，混凝土结构尺寸愈大，厚度愈厚，温度应力愈大，引起裂缝的可能性愈大。

3.2混凝土内外约束条件的影响

大体积钢筋混凝土当结构产生温度变形时，受到地基和结构边界条件的约束，而产生外部约束应力，当混凝土升温时，产生膨胀变形约束，中心产生压应力，此时混凝土弹性模量小，徐变和应力松弛度大，使混凝土与地基连接不牢固。当温度下降，中心产生较大拉应力，此时混凝土抗拉强度低于温度产生拉应力时，混凝土将出现垂直裂缝，此裂缝往往是贯穿性裂缝，这影响到结构安全度和使用功能，是致命的裂缝。

3.3外界气温变化的影响

大体积混凝土在施工阶段，常受到外界气温变化的影响，外界气温越高，浇筑温度也愈高，当气温下降，特别是气温骤降，会大大增加外层混凝土内部的温度梯度，会造成温差与温度应力，使大体积混凝土出现裂缝。

3.4混凝土收缩变形的影响

混凝土的收缩变形也是引起裂缝的原因。

4大体积混凝土裂缝的防治措施

降低水化热和控制混凝土内外温差引起的温度应力、收缩应力作用，是大体积混凝土裂缝控制的关键，涉及设计、施工、环境等多个方面，应采取多种措施，并针对具体工程结构特点、材料情况、施工环境，进行综合防治，裂缝问题是可以得到解决和控制的。

4. 1 原材料控制措施

本工程混凝土强度和抗渗等级高，既要减少混凝土的收缩，保证混凝土的强度，又要降低混凝土的内部水泥水化反应产生的巨大热量。因此对原材料的选择必须有相应的控制措施。

（1）水泥：混凝土供应商必须采用同一水泥生产厂家同标号的水泥，所有水泥必须采用密封容器运送至搅拌站。水泥应为通用硅酸盐水泥并符合国际《通用硅酸盐水泥》规范要求。

(2)粗、细骨料：粗骨料宜选用粒径5～31.5mm。细骨料的级配应合理，中砂比细砂可降低用水量，也可利于减小混凝土的收缩值。混凝土供应商必须采用同一石场、同一产地的石子，并满足工程混凝土技术要求。

（3）掺入外加剂。预拌泵送混凝土掺入缓凝型、减水型的外加剂，对减少用水量，延缓混凝土凝结时间，降低水化热峰值，避免施工冷缝；在保证水灰比不变的情况下减少水泥用量，降低混凝土收缩都有重要作用。

(4)掺加粉煤灰。选用Ⅰ级粉煤灰，以减少水泥用量。

(5) 掺加矿粉。掺加矿粉不仅对改善混凝土的和易性、混凝土微观结构，提高抗渗性有良好任用；还可对延缓水泥水化，推迟凝结时间，降低混凝土早期水化热起作用。

4.2 配合比设计原则

对大体积混凝土还要根据原材料、配合比施工条件、设计要求进行水化热温度计算，确定保温或降温措施，减少混凝土内外温差，以减少有害裂缝的发生。

混凝土试拌应在与实际供货相同的混凝土搅拌站和供货的混凝土搅拌站进行5次试拌，每次试拌在不同日进行，每次生产不小于3立方混凝土，每次试拌开始、中间、结束时分别进行下列并取样：（1）温度；（2）坍落度；（3）8个立方体试块，立方体试块用于测试7天、14天、28天和60天的抗压强度。

4.3 控制裂缝的设计措施

(1) 合理设计确定大体积混凝土强度等级。对大体积混凝土强度等级应合理选定，既不要过高，也不能过低，通常宜在C30~C60范围内选用。

(2) 重视构造钢筋的抵抗温度和收缩变形应力的作用。设计配筋宜采用小直径、小间距的布筋方式。

(3) 根据地基基础设计规范提供的国内筏板的试验报告表明：筏板基础的裂缝首先出现在板的角部，易产生与板边夹角为45º的斜裂缝。因此设计时应注意增强此处抵抗裂缝（与裂缝相垂直）的构造钢筋。

(4)设置混凝土后浇带。沿基础长度每隔30～40m设置一道施工后浇带，后浇带处钢筋易断开，采用搭接连接，使后浇带处两边混凝土自由收缩，经60d间隔，混凝土收缩量可达总收缩量的70%，再行浇筑，则可有效地限制混凝土的收缩裂缝。4.4 控制混凝土入模温度

入模温度对混凝土的中心温升值有直接影响，而降低混凝土入模浇筑温度是降低大体积混凝土总温升，减少结构物内外表面温差的重要措施。

4.5 混凝土浇筑施工

浇筑方法采用“斜向分层、薄层浇筑、循序退浇，一次到底”连续施工方法。为了保证每一处的混凝土在初凝前就被上一层新的混凝土覆盖，采用斜面分段分层踏步式浇捣方法，分层厚度不大于500mm，分层浇捣使混凝土顶充分散热，从而减少混凝土热量，且混凝土振捣后产生的泌水沿浇灌混凝土斜坡排走，并在第一次振捣之后20~30分钟进行第二次复振，以保证混凝土的质量。

4.6严格混凝土表面处理

由于混凝土施工完后，在其表面水泥浆较厚，浇筑后须在混凝土初凝前用刮尺抹面和木抹子打平，可使上部骨料均匀沉降，以提高表面密实度，减少塑性收缩变形，控制混凝土表面龟裂，也可减少混凝土表面水分蒸发，闭合收水裂缝，促进混凝土养护。

在终凝前再进行搓压，拟采用抹光机抹光，要求至少用抹光机搓压一遍。

4.7大体积混凝土拆模的控制

当通过混凝土测温记录，各点混凝土的中心温度从开始的不平衡趋于平衡，混凝土内外温差，混凝土内外温差接近约5～6ºC，降温曲线平缓，且混凝土表面与大气温度差不高于20ºC，拆除基础侧模。

4.8 混凝土自然养护

大体积混凝土的养护措施应根据水化热温度计算确定。不同季节养护措施不同，夏季炎热天气是保湿、保温养护，冬季是防冻保温养护。保湿养护：在对混凝土二次振捣后，立即覆盖塑料薄膜，封闭混凝土表面水分蒸发，保持混凝土处于潮湿状态下摆养护。防冻保温养护：根据混凝土绝热温升计算，确定中心最高温度，按温控技术措施，确定养护材料及其覆盖厚度和养护时间，一般养护时间为15d，至少为一周。

4.9 监测温度

针对所施工的大体积混凝土工程，按照施工季节、施工方法、环境条件，事先进行热工计算，求得混凝土水化热升降温度规律，并进行温度监测，根据“规范GB50496”要求，监测宜采用实时在线和自动记录功能的方法，即采用混凝土电脑自动测温系统。通过自动测温结果，控制和掌握大体积混凝土温度变化，及时调整混凝土保温覆盖措施，避免大体积混凝土产生任何有害裂缝，对保证混凝土的质量可起到可靠有效作用。

结语：本工程对地下室大体积混凝土裂缝的预防和控制是多方面的。首先从设计、构造采取了必要的措施，然后是在施工过程中对混凝土原材料、配合比、浇筑过程、养护、温度监测等进行了严格控制，从而有效地限制了地下室底板混凝土裂缝的产生，保证了施工质量。