浅谈大体积混凝土裂缝防治

李振起

摘  要  本文介绍了在施工中通过控制配合比、浇筑、养护等一系列措施，防止基础和地下室外墙等大体积混凝土出现变形裂缝的经验。
关键词  大体积混凝土 温度应力 防治
一、 工程概况
乌鲁木齐金辉大厦工程位于友好北路，位于繁华的友好商业圈，周边原有建筑密集，场地狭小。主楼地上30层，裙楼地上5层，主楼地下室3层，裙楼地下室2层。建筑面积48600m２，框架剪力墙结构。
1、大体积混凝土筏板基础施工
工程采用上翻式承台、地梁的筏板基础，底板厚1000mm，承台地梁高1800mm。平面形状为矩形，长52m×宽42m，主楼与裙房间设一条宽800mm后浇带。基础地下室混凝土强度等级C40，抗渗等级S8，基础混凝土约3530m３。
本工程基础混凝土工程量大，基坑较深，为确保基础结构的整体性和安全性，考虑施工搭接和市区施工的困难，基础底板以后浇带为界分成A、B两段施工： A段为后浇带以西的裙房部分， 混凝土量1350m３；B 段为后浇带以东的主楼部分，混凝土量2180m３。每段水平向不留施工缝，一次性浇筑；竖向在基础上翻梁以上500mm处设施工缝。
混凝土下料振捣时按“分层、分段、连续不断地薄层浇筑”的原则进行，底板部分先浇筑并注意振捣密实，上翻梁部分在底板部分浇捣后2h再行浇筑，使底板混凝土有一定的沉落时间，混凝土浇筑至设计标高后，用长刮尺刮平，清除残余浮浆后用木耙铁板打光，混凝土收水后用铁板反复压光，压闭混凝土表面毛细孔，提高混凝土防水性能和表面观感。
二、  混凝土裂缝产生的原因分析
1、混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化，以及结构不合理，原材料不合格（如碱骨料反应），模板变形，基础不均匀沉降等。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝。本文重点讨论由温度应力产生的裂缝。
2、 基础大体积混凝土裂缝产生的原因
混凝土升温阶段，由于混凝土内部与表面散热速率不一样，在其表面形成较大的温度梯度，从而引起较大的表面拉应力。同时，此时混凝土的龄期较短，抗拉强度很低，温差产生的表面拉应力，超过此时的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土表面产生表面裂缝。此种裂缝一般产生在混凝土浇筑后的第3天。
混凝土降温阶段，由于逐渐降温而产生收缩，再加上混凝土硬化过程中，由于混凝土内部拌合水的水化和蒸发以及胶质体的胶凝等作用，促使混凝土硬化时收缩。
这两种收缩由于受到基底或结构本身的约束，也会产生很大的拉应力，直至出现收缩裂缝。
三、 混凝土裂缝防治
1、 正确选定混凝土配合比
（1）根据上述对大体积混凝土和地下室外墙混凝土产生裂缝的原因，混凝土配合比的设计及选定非常重要。经过反复试配，选定的配合比中水泥∶水洗砂∶石子∶水为1∶3.52∶4.86∶0.44，另MNC-TH外加剂1.8%，UEA微膨胀剂0.2%，矿粉0.5%。
（2）本配合比的特点和作用
本工程通过降低水泥用量以防止大体积混凝土裂缝的产生，在保证混凝土强度的前提下，通过掺加高性能磨细矿粉，取代部分水泥以减少水泥用量。磨细矿粉的掺量为胶凝材料用量的18%。
选择减少水泥用量不是选用初凝时间长、水化热低的矿渣水泥，因为矿渣水泥的析水性比普通硅酸盐水泥强，在浇筑层表面有大量水析出。析出的水聚集在上下两浇筑层的表面，容易造成混凝土的水灰比改变，形成了一层含水量多的夹层，妨碍两层混凝土粘合，破坏混凝土的整体性，这种混凝土的泌水性与用水量成正比。
目前用作混凝土掺合料的除磨细矿粉外，还有粉煤灰和沸石粉等。由于粉煤灰的耐久性不如磨细矿粉，沸石粉则需水量甚大，掺入后增加混凝土泌水性，故选用八钢矿粉作为本工程混凝土的掺合料。
3、 混凝土的温度控制和养护
（1）混凝土基础的温度控制和养护
为预防止混凝土内外温差超过限值而产生温度裂缝，在混凝土内布置测温点，掌握基础内部实际温度变化情况，监视温差波动，以指导养护工作。
基础浇捣时气温较底，在混凝土表面用木夯紧压整平后，覆盖一
层塑料薄膜，两层草袋，并浇水湿润，此后根据温控数据确定覆盖材料的增减。混凝土基础的测控点共布置30点，另有薄膜下温度测点
6个，大气温度和室内温度各2个测点。
施工仪器安装埋设允许偏差
序号 仪器名称 测量位置 允许误差（mm）
   水平向 垂直向
1 测温计 几何图形中心 ±50 ±50
2 测缝计（裂缝计） 仪器中心点 ±50 ±50
3 测试计 仪器中心点 ±50 ±50
4   

根据经验，大体积混凝土的温差变化在1～72小时内波动最大，因此在这段时间现场值班不间断测量，测试频率为每2小时一次，测试时要求记录以下数据：①混凝土入模温度；②每次测温时间，各测点温度值；③各部位保温材料的覆盖和去除时间；④浇水养护或恢复保温时间；⑤异常情况如雨、风等发生的时间。
测温前确定混凝土内中心温度与表面薄膜下温差达到27℃时，必须采取应急措施，实测温度显示大多数测试点温差值在25℃以下，仅有1点一度温差值超过29℃，现场采取停止浇水养护和覆盖双层草袋后在1h内即以提高表面温度来降低内外温差。
四、 几点体会
地下室工程完成后，基础大体积混凝土表面和外墙混凝土表面均无明显裂缝出现，达到了预期目的。
1、泵送商品混凝土施工的地下室外墙易出现收缩裂缝，但只要措施得当，还是可以避免或得以控制的。关键在于：
(1)在保证混凝土强度的前提下，尽可能降低每立方混凝土的水泥用量。
(2)尽可能将墙板的水平钢筋置于混凝土外侧，控制混凝土保护层厚度不得超厚，水平钢筋的间距尽可能小于150mm。
(3)严格控制混凝土坍落度，绝不允许现场加水。
(4)并尽可能延长拆模时间，浇水养护时间应大于30d。
2、基础大体积混凝土施工控制表面温度裂缝的产生，首先应从选定混凝土配合比入手。只要对掺合料、缓凝减水剂等选择合适，通过试配完全可以大大降低每立方混凝土的水泥用量，降低混凝土的温升内因，从根本上减少升温阶段的裂缝产生。
3、掺加高性能磨细矿粉能有效地降低每立方混凝土的水泥用量，其性能优于粉煤灰。
4、对基础混凝土而言，养护措施极为重要，应根据施工时的气温、
测温情况，采取相应的养护方法。布置合理的测温手段是必不可少的，可以为养护提供调整依据。
五、结束语
以上对混凝土的裂缝原因及温控措施进行了理论和实践上的初步探讨，虽然建筑业对于混凝土裂缝的成因和计算方法有不同的理论，但对于具体的预防和改善措施意见比较统一，同时在实践中的应用效果也是比较好的，具体施工中要观察、多比较，出现问题后多分析、多总结，结合多种预防处理措施，混凝土的裂缝是完全可以避免的。 通过了解裂缝的原因，采取系统防裂措施，可以控制裂缝的产生。在施工中所采取的各种防裂措施应配合使用，缺一不可。
参考文献：
1、王铁梦，《建筑物的裂缝控制》［M］。上海：科技出版社，1987
2、钟作明，《大体积混凝土裂缝成因与施工控制措施》《管理观察》，2008