浅析大体积混凝土施工的裂缝控制措施.docx

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浅析大体积混凝土施工的裂缝控制措施

网络高等教育

本科生毕业论文（设计）

题目：

浅析大体积混凝土施工的裂缝控制措施

学习中心：

安徽省省直奥鹏学习中心

层次：

专科起点本科

专业：

土木工程

年级：

2011年秋季

学号：

学生：

指导教师：

完成日期：

2014年03月16日

内容摘要

大体积混凝土具有结构厚、体积大、混凝土数量多的特点，由于混凝土中的水泥在水化过程中释放出大量的水化热引起的温度变化和混凝土收缩而产生的温度应力是混凝土的产生裂缝的主要原因，这些裂缝给工程带来了不同程度的危害。

关键词：

大体积混凝土； 裂缝； 质量控制 。

引言

在现代工业与民用建筑中，混凝土工程规模越来越大，结构形式也越来越复杂，大体积混凝土具有结构厚、体积大、混凝土数量多、质量控制难的特点。

这类结构，由外部荷载引起裂缝的可能性很小，其产生裂缝的主要原因有2种：

①水泥在水化过程中释放出大量水化热引起的温度变化而产生的温度应力；②混凝土收缩而产生的收缩应力。

这2种原因而产生的裂缝约占80%∽85%，这些裂缝给工程带来不同程度的危害，因此，大体积混凝土施工过程中必须注意控制好温度应力和收缩应力，采取措施防止混凝土结构裂缝的产生。

1大体积混凝土裂缝产生的主要原因分析

1.1水泥水化热

水泥水化过程中放出大量的热量，且主要集中在浇筑后5—7d左右，一般每克水水泥可以放出450j左右的热量，如果以水泥的用量300kg/m3～500kg/m3来计算，每m3混凝土将放出15000kj～23000kj的热量，从而使混凝土内部温度高达65℃左右，甚至更高。

由于混凝土内部和表面的散热条件不同，因此混凝土中心温度很高，这样就会形成温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝。

1.2收缩裂缝

收缩有很多种，包括干燥收缩、塑性收缩、自身收缩、碳化收缩等等。

这里主要介绍干燥收缩和塑性收缩。

1.2.1 干燥收缩

混凝土硬化后，在干燥的环境下，混凝土内部的水分不断向外散失，引起混凝土由外向内的干缩变形裂缝。

1.2.2 塑性收缩

在水泥活性大、混凝土温度较高，或在水灰比较低的条件下会加剧引起开裂。

因为这时混凝土的泌水明显减少，表面蒸发的水分不能及时得到补充，这时混凝土尚处于塑性状态，稍微受到一点拉力，混凝土的表面就会出现分布不均匀的裂缝，出现裂缝以后，混凝土体内的水分蒸发进一步加大，于是裂缝进一步扩展。

1.3外界气温变化引起的裂缝

大体积混凝土在施工阶段，它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。

特别是气温骤降，会大大增加内外层混凝土温差，这对大体积混凝土是极为不利的。

温度应力是由于温差引起温度变形而造成的，温差愈大，温度应力也愈大。

同时，在高温条件下，大体积混凝土不易散热，混凝土内部的最高温度一般可达60℃～65℃，并且有较长的延续时间。

因此，应采取温度控制措施，防止混凝土内外温差引起的温度应力。

2大体积混凝土裂缝的控制措施

经过对大体积混凝土裂缝产生原因分析，裂缝主要是由温差和收缩引起，所以为了防止裂缝的产生，就要最大限度的降低温差和减小混凝土的收缩，具体措施如下。

2.1原材料质量的控制

2.1.1 水泥

由于温差主要是由水化热产生的，所以为了减小温差就要尽量降低水化热，为了降低水化热，要尽量采取早期水化热低的水泥，由于水泥的水化热是矿物成分与细度的函数，要降低水泥的水化热，主要是选择适宜的矿物组成和调整水泥的细度模数，硅酸盐水泥的矿物组成主要有：

Ca3Si、Ca2Si、Ca3AL，试验表明：

水泥中铝酸三钙（Ca3AL）和硅酸三钙（Ca3Si）含量高的，水化热较高，所以，为了减少水泥的水化热，必须降低熟料中Ca3AL和Ca3Si的含量。

在施工中一般采用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。

另外，在不影响水泥活性的情况下，要尽量使水泥的细度适当减小，因为水泥的细度会影响水化热的放热速率，试验表明比表面积每增加100cm2/g，1d的水化热增加17J/g～21J/g，7d和20d均增加4J/g～12J/g。

2.1.2 骨料

①粗骨料：

尽量扩大粗骨料的粒径，因为粗骨料粒径越大，级配越好，孔隙率越小，总表面积越小，每立方米的用水泥砂浆量和水泥用量就越小，水化热就随之降低，对防止裂缝的产生有利。

②细骨料：

宜采用级配良好的中砂和中粗砂，最好用中粗砂，因为其孔隙率小，总表面积小，这样混凝土的用水量和水泥用量就可以减少，水化热就低，裂缝就减少，另一方面，要控制砂子的含泥量，含泥量越大，收缩变形就越大，裂缝就越严重，因此细骨料尽量用干净的中粗沙。

2.1.3 加入外加剂

加入外加剂后能减小混凝土收缩开裂的机会，外加剂对混凝土收缩开裂性能有以下影响：

①减水剂对混凝土开裂的影响 减水剂的主要作用改善混凝土的和易性，降低水灰比，提高混凝土强度或在保持混凝土一定强度时减少水泥用量，而水灰比的降低，水泥用量的减少对防止开裂是十分有利的。

②引气剂对混凝土开裂的影响 引气剂在混凝土的应用对改善混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土耐久性能十分有利。

在一定程度上增大混凝土的抗裂性能。

在这里值得注意的是：

外加剂不能掺量过大，否则会产生负面影响，在《混凝土外加剂》GB8076—2008中规定，掺有外加剂的混凝土，28d的收缩比不得大于135%，即掺有外加剂的混凝土收缩比基准混凝土的收缩不得大于35%。

2.2大体积混凝土施工过程质量控制

①施工前应周密计划，保证混凝土的供应，搅拌站和施工现场要密切配合，以保证有足够的混凝土供应量，确保大体积混凝土的顺利施工。

②对现场混凝土泵车进行合理安排和调度，安排好施工顺序，以使混凝土结构一次浇筑成型，避免出现施工缝。

③混凝土建筑时采取“分区定点、一个坡度、循序推进、一次到位”的浇筑工艺。

根据混凝土泵车布料杆的长度，划定浇筑区域，每台泵车负责本区域混凝土浇筑。

浇筑时先在一个部位进行，直至达到设计标高。

混凝土形成扇形向前流到，然后在其坡面继续浇筑，循序推进。

这种浇筑方法能较好的适应泵送工艺，便每车混凝土都浇筑在前一车混凝土形成的坡面上，确保每层混凝土之间的浇筑间歇时间不超过规定时间。

同时解决频繁移动泵管的问题，也便于浇筑完的部位进行覆盖和保温。

④混凝土浇筑应连续进行，间歇时间不超过6h，如遇特殊情况，混凝土在4h仍不能连续浇筑时，需采取措施。

即在已浇筑的混凝土表面上插上Ф12短插筋，长度1m，间距50mm，呈梅花形布置，同时将混凝土表面用塑料薄膜加草席覆盖保温。

⑤对于泵送混凝土，其表面水泥浆较厚，不仅会引起混凝土的表面收缩开裂，而且会影响混凝土表面强度，因此在混凝土浇筑后要进行二次抹面工作。

在混凝土浇筑后，初凝前先初步按设计标高用长刮尺刮平后，用木抹子抹压，初凝后终凝前再用水抹子抹压一遍，以闭合收水裂缝，避免混凝土收缩裂缝的产生。

2.3提高混凝土振捣的质量

在大体积混凝土振捣过程中，要注意全面振捣，严格控制振捣时间。

在振捣时间上，以混凝土开始泛浆和不冒泡为准。

在振捣过程中，避免漏振、欠振、超振。

振捣时要防止震动模版，避免碰撞钢筋和预埋件。

振捣程序应从底层开始，逐步上移以保证分层混凝土之间的振捣质量。

同时布置两台振捣器，一台布置在混凝土浇筑处，主要用于上部混凝土振实；另一台布置在流淌处，确保下部混凝土密实。

在振捣过程中，要根据现场实际情况进行改进，对于特别厚处混凝土，在浇筑后的混凝土在振捣期限以前给予二次振捣，以排除混凝土由于泌水而在粗骨料和水平筋下部形成的水囊和空隙，提高混凝土与钢筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出现的裂缝，减少内部微裂，提高混凝土密实度。

3混凝土浇筑后温度监测及养护

3.1大体积混凝土的测温

在混凝土浇筑前，应每隔6m～8m布设测温点，每一个测温点用钢管进行预留，并与钢筋焊接牢固，分别设置在从混凝土表面向下100mm和混凝土底板中间。

混凝土浇筑3d内，每2h进行一次系统测温（包括测其表面及大气温度）；3d后，每4h测温一次。

根据测温结果，按照混凝土内部与表面的最大温差，及时调整覆盖材料的厚度，确保混凝土内部与表面的最大温差不超过25℃。

当大气温度较高时，在确保其内外温差小于25℃的前提条件下，于气温较高时掀开覆盖层进行散热。

气温开始下降时，再及时进行覆盖。

3.2大体积混凝土的养护

养护是一项十分关键的工作。

养护主要是保持适宜的温度和湿度，以便控制混凝土内表温差，促进混凝土强度的正常发展及防止混凝土裂缝的产生和发展。

根据工程的具体情况，应尽可能多养护一段时间，拆模后立即回土或覆盖保护，同时预防近期骤冷气候影响，以控制内表温差，防止混凝土早期和中期裂缝。

养护用水的温度应与现场测得的混凝土表面温度接近，以免人为造成混凝土表面产生温度梯度，进而出现裂缝。

大体积混凝土的养护，不仅要满足强度增长的需要，还应通过温度控制，防止因温度变形引起混凝土的开裂。

温度控制就是对混凝土的浇筑温度和混凝土内部的最高温度进行控制。

在混凝土养护阶段的温度控制应遵循以下几点。

①混凝土的中心温度与表面温度之间、混凝土表面温度与室外最低气温之间的差值均应小于20℃；当结构混凝土具有足够的抗裂能力时，不大于25℃∽30℃。

②混凝土拆模时，混凝土的温差不超过20℃。

其温差应包括表面温度、中心温度和外界温度。

③采用内部降温法来降低混凝土内外温差。

内部降温法是在混凝土内部预埋水管，通入冷却水，降低混凝土内部最高温度。

冷却在混凝土刚浇筑时开始进行，还有常见的投毛石法，均可以有效地控制因混凝土内外温差而引起的混凝土开裂。

④保温法是结构外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料（如草袋、锯木、湿砂等），在缓慢散热过程中，使混凝土获得必要的强度，以控制混凝土的内外温差小于20℃。

⑤混凝土表层布设抗裂钢筋网片，增强混凝土的抗裂性防止混凝土收缩时产生干裂。

若温度接近25℃，既需及时采取下述措施：

在该处附近进行加盖草包，并用温度略高于表温的水加以养护；用碘钨灯进行照射以控制温度差在25℃之内。

根据试验确定到达最高温度的时间，在此时间内，在底板上草袋不准移动，亦不得随意掀开，仍要继续养护至少1d以上。

4大体积混凝土裂缝的处理方法

大体积混凝土由于材料及施工的原因经常会出现裂缝，混凝土裂缝会影响大体积混凝土结构稳定，在腐蚀、压力、温度和渗透的影响下裂缝不但出现扩大的趋势，并对大体积混凝土构件形成安全上的影响。

在大体积混凝土施工中除了要做到合理、精心选材、严格控制，采用积极主动的措施防止出现混凝土裂缝，也要掌握有效处理大体积混凝土裂缝的工艺。

4.1表面修补法

表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。

通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料，在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂，通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。

4.2填充法

填充法是裂缝封堵中最常用的一种方法，它通常是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性或刚性止水材料，以达到封闭裂缝的目的。

常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等；常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。

4.3结构补强法

当裂缝影响到混凝土结构的性能时，就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。

结构加固中常用的主要有以下几种方法：

加大混凝土结构的截面面积，在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。

4.4灌浆法

灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补，它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。

常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。

5工程实例

5.1实例1

5.1.1工程概况

定远中学新校区综合楼工程位于定远县定滁路南侧，该工程分为A区工程及B区工程，工程占地面积约为18013.65m2。

地下室底板混凝土强度等级为C35抗渗等级P8，主楼底板厚950mm，承台厚3000mm；裙楼底板厚550mm，承台厚1800mm；电梯井最厚处达4450mm，底板设6条后浇带，分成6个浇筑区段，每个区段约需混凝土2000m3∽3000m3，采用泵送混凝土施工，现场温度为20℃∽30℃之间。

5.1.2裂缝控制措施

①在混凝土中掺加缓凝剂，延缓水泥水化放热速度，推迟热缝出现时间，降低最高峰值。

②降低混凝土的出罐和入模温度。

在搅拌站及施工现场均设置混凝土罐车遮阳棚，无论是空车侯料还是满载待放，均使混凝土罐车处于阴凉处，有效降低罐体温度。

对砂、石进行覆盖，避免阳光直射，并在石子入罐前用自来水进行冲洗，即降低了石子含泥量，又进一步降低了石子的温度。

据搅拌站实测，当时气温平均为27℃，而石子经冲洗后其温度低于15℃。

在施工现场对混凝土泵送管采用双层草袋覆盖，并经常用自来水冲淋湿润，有效降低混凝土的入模温度。

③基础混凝土浇筑在岩石类地基或混凝土垫层上时，会有很大的外约束而产生温度应力，若在接触上设置滑动层则可以大大减少混凝土的外约束力，对减少温度应力将起到显著作用。

本工程在混凝土垫层上铺设了一层SBS卷材防水，起到了滑动作用。

④在孔洞周围、变断面部位、转角处等增配了一定量的抗裂钢筋，较好地减少了混凝土由于温度变化和混凝土收缩而产生的应力集中，避免了混凝土裂缝的发生。

⑤采用分块分层浇筑，现场测得混凝土初凝时间为13h，终凝时间为24h，满足了分层浇筑及抹面的要求。

混凝土终凝后，立即覆盖1层塑料薄膜及2层麻袋，较厚承台处加盖1层薄膜、1层麻袋，最厚4500mm电梯井处再加盖1层棉被。

分段浇筑，大体积混凝土结构尺寸过大，一次性浇筑会产生较大的温度应力，有可能产生温度裂缝，应留置施工缝，并采取抗渗措施，在混凝土中设置钢板止水带，底部卷材防水增加一层。

⑥选取有代表的承台为测温区，用电子测温仪测试混凝土的内外温差。

经实测，混凝土内部温度的最高值发生在其浇筑后的3d左右，混凝土内部温度最高值达到52℃，内外温差均在25℃以下。

测温结束后用膨胀混凝土将测温孔罐密实，上用钢板焊死，避免渗漏。

从检测结果可以看出，混凝土的质量完全达到设计要求，未发现裂缝。

⑦对已浇筑完的混凝土及时进行覆盖养护（混凝土终凝后）。

先铺一层塑料薄膜，覆盖草袋子浇水，并在底板的坑洞内蓄满水，以减少混凝土的内外温差，使其温度控制在25℃以内。

5.1.3取得效果

各段混凝土施工完成后，混凝土面层未出现任何裂缝，且混凝土观感很好，混凝土质量达到设计要求，得到了业主及相关单位一致好评，为公司赢得了良好的经济效益及社会效益。

5.2实例2

5.2.1工程概况

黄冈市体育馆地下室底板直径44.8m、厚0.8m，混凝土一次浇筑为1260m3，混凝土强度等级为C35，抗渗等级为S6，属大体积混凝土。

由于施工时混凝土的水化热高，为防止产生有害的温度裂缝，在施工中，需谨慎控制混凝土的施工质量。

5.2.2原材料的质量控制

①水泥

选用低热或中热低碱水泥，以降低混凝土的水化热。

本工程采用华兴32.5级矿渣水泥，与同标号普通水泥相比，最终放热量可以降低27.3%。

②粗细骨料

粗骨料采用5mm∽20mm碎石，含泥量控制在1%之内；细骨料采用级配良好的中砂，粒径范围0.15mm∽5mm，含泥量控制在2%之内，细度模数2.4∽2.8。

③掺合物

拌制混凝土时，宜掺入水泥用量12%的粉煤灰，粉煤灰质量达到规范规定的Ⅱ级灰标准，以减少水泥用量，提高混凝土的施工和易性，降低水化热。

④外加剂

在混凝土中掺入UEA—H膨胀剂，可减少用水量，降低水灰比（控制在0.

5之内），节约水泥，降低水化热，抵抗混凝土的收缩应力。

5.2.3混凝土配合比的控制

合理确定混凝土施工配合比，直接关系到混凝土的强度。

本工程坍落度要求为160±20mm，水灰比采用0.43。

经多次试配。

最终确定C35、S6混凝土施工配合比如下（每立方米用量kg）：

385（32.5级水泥）：

585（中砂）：

1085（碎石）：

75（Ⅱ级粉煤灰）：

85（外加剂）：

195（饮用水）

5.2.4混凝土施工工艺的控制

①混凝土搅拌

混凝土由混凝土搅拌站集中搅拌，采用电脑控制上料，使每盘混凝土配合比准确、统一。

骨料应选自同一产地，并一次进场备足，避免骨料品种、规格产生差异，保证混凝土的均质性。

②混凝土运输

采用6m3搅拌运输车运输，卸料前高速旋转1min后进行浇筑。

③混凝土浇筑

混凝土沿从东到西的方向连续浇筑，不留施工缝，分层浇筑，分层振捣。

由于基础底板厚度只有0.8m，可采用斜面分层、层层浇筑、齐头并进、逐层到顶的浇筑方案。

为保证结构整体性和施工的连续性，应注意在下层混凝土初凝前将上层混凝土浇筑并振捣完毕，以确保各浇筑层界面处混凝土结合紧密。

④混凝土振捣

根据混凝土斜面分层浇筑时自然流淌所形成的坡度，可分为上、中、下3道振捣工序。

第1道振捣工序设在坡脚处，采用插入式振动棒，快插慢拔，插点按交错式布置，插点间距不大于1.5R（R为振动棒的有效作用半径），每一个插点振动时间为20s∽30s。

第2道振捣工序设在斜坡中部，同样采用插入式振动棒，插入下层混凝土50mm进行振捣，确保中下部混凝土的密实。

第3道振捣工序设在坡顶，用平板振动器进行振捣，每一位置振捣以混凝土不再下沉、表面泛出水泥浆时为准。

振捣密实后，在混凝土初凝后终凝前，用木抹子对坡顶面抹压数遍，以保证基础表面平整密实，避免出现干缩裂缝。

⑤混凝土养护

A、养护时间

在混凝土终凝前，二次抹面后，一般在混凝土浇筑并振捣完毕8h∽12h立即开始进行养护，不能养护太晚。

养护持续时间不少于14d，以保证混凝土强度达到100%设计强度。

B、养护方式

在混凝土表面采用3层保温养护措施，即1层塑料薄膜+1层湿草袋+1层干草袋，同时用塑料薄膜加草袋密封四周的混凝土侧模，必要时可在整个基础上方架起一个塑料薄膜保温棚，以控制混凝土内外温差在25℃之内。

5.2.5混凝土温度控制

①温度测定

混凝土内部测温元件采用高精度电阻温度传感器，实行远距离实时自动监测，本工程共设置40处测点，与多路巡检数字显示仪一起，组成自动温度检测系统，计算机自动报警。

混凝土入模温度与大气温度采用水银温度计测量。

测量时间不少于14d，测量次数：

龄期1∽2d，每2h一次；龄期2∽6d，每4h一次；龄期6∽10d，每12h一次；龄期11∽15d，每24h一次。

②温度监控

测温报告显示：

混凝土各部位温度变化趋势呈抛物线形分布，抛物线前半段即浇筑初期温度迅速升高，混凝土浇筑后第3d内部温度达到顶峰值（底板中最高温度达到33.6℃）；抛物线后半段温度下降平缓，说明混凝土降温速度明显低于升温速度。

通过计算内外温差，不管是温度上升段还是下降段，混凝土内外温差基本保持在6℃∽12℃内，始终未超过25℃，表明采取的保温措施十分有效。

6结论

大体积混凝土施工技术与措施直接关系到混凝土结构的使用性能，若不能很好的了解大体积混凝土结构开裂的原因以及掌握应对此类问题的措施，那么在实际施工中很难保证施工质量。

①在大体积混凝土施工时，优选原材料，设计好配合比是保证工程质量的前提。

选用水化热较低的水泥品种，控制单位水泥用量，采用“双掺”（即掺用矿物掺合料和高性能外加剂）是控制大体积混凝土温升、抑制裂缝的产生、确保施工质量的重要措施。

②在大体积混凝土施工时，降低混凝土的入模温度对控制大体积混凝土的内外温差有非常重要的作用。

一般情况下，在混凝土浇筑后，降低其内部温度比降低其入模温度的措施复杂，费用也高，因此，应尽量降低入模混凝土的温度。

③大体积混凝土施工时，先期制定可行的施工方案是有效控制温度裂缝和浇筑质量的关键。

施工中，一定要严格按施工方案组织施工，确保混凝土施工的连续性；同时还应根据工程实际情况，采取一些其他的辅组措施，例如：

增加抗裂钢筋、增设滑动层、设置遮阳棚、降低原材料温度等。

④在大体积混凝土施工时，必须加强养护，加强温度监控。

合理设置测温点，及时测量大体积混凝土内部温度，准确控制其内外温差。

另外，加强早期养护、加强温度监控是有效控制温度裂缝关键环节。

参考文献

[1]《建筑施工手册（4版）缩印本》.中国建筑工业出版社.2003年.

[2]孟波，薛浩然.《建筑工程施工技术手册》.华中科技大学出版社.2008年

[3]张雄.《混凝土结构裂缝防治技术》.化学工业出版社.2007年.

[4]俞宾辉.《建筑混凝土工程施工手册》.山东科技出版社.2004年. 

[5]邓祥发，张瑞军.《混凝土结构工程施工技术、质量控制、实例手册》.中国电力出版社.2008年

[6]《混凝土外加剂》GB8076—2008

[7]鲁维红.大体积混凝土施工的裂缝控制措施.安徽建筑.2007

[8]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京：

中国建筑工业出版社，1999.

[9]段峥.现浇大体积混凝土裂缝的成因与防治[J].混凝土，2003.

[10]佟万泉.浅析大体积混凝土结构裂缝的控制.混凝土，2002.