董 彦 刚

(山西宏厦建筑工程第三有限公司，山西 阳泉 045000)



大体积混凝土基础裂缝的控制

董 彦 刚

(山西宏厦建筑工程第三有限公司，山西 阳泉 045000)

结合大体积混凝土基础裂缝的常见形式，分析了混凝土裂缝的产生原因，并从控制水泥水化热、控制混凝土浇筑入模温度、降低温度应力等方面，提出了防治大体积混凝土裂缝的措施。

大体积混凝土，施工裂缝，水化热，温度应力

0 引言

进入2000年以来，随着中国国民经济的迅猛发展，工程建设行业更是轰轰烈烈，随处可见塔吊林立，大规模的工程建设促进了建筑施工技术的发展，大体积混凝土的施工技术就是其中的一项，比如高层及中高层民用建筑的筏板基础、工业厂房及构筑物的基础，在施工的过程当中，广泛采用的是大坍落度商品混凝土，因混凝土的方量异常的大，导致混凝土基础时常出现施工裂缝，对建筑物的质量造成重大隐患，因此我们从混凝土的原材料及混凝土的施工过程当中，寻找预防和控制裂缝的措施，从混凝土的抗裂、抗渗、抗侵蚀三方面的性能的探索，具体指导混凝土的施工。

1 大体积混凝土的概述

1)大体积混凝土：大体积混凝土同时具备两个条件：a.混凝土结构物实体的外形尺寸长、宽、高都不小于1 m；b.混凝土中胶凝材料的水化热，引起混凝土的温度变化，使混凝土产生有害的施工裂缝。

2)具备大体积混凝土基础的特性有：混凝土基础的长、宽、高比一般基础的尺寸都大很多；混凝土基础的基坑很深，深基坑的防护难度大；混凝土基础内部的高温需要较长的时间才能降下来；混凝土基础施工措施不当常会出现施工裂缝。

3)大体积混凝土基础的裂缝形式，大致可分为两类:一类是结构性裂缝，通常由外荷载引起的裂缝；另一类是非结构性裂缝，即混凝土的温度、湿度、收缩和膨胀等变形因素变化引起的裂缝。根据混凝土施工的大数据统计，大体积混凝土基础的裂缝中，结构性裂缝所占概率很小，非结构性裂缝达到95%以上，结构性裂缝可通过结构设计给予解决，但是非结构性裂缝常发生在施工过程当中，下面就非结构性裂缝的形成原因和控制方法作一些探讨和分析。

4)非结构性裂缝，通常是因为大体积混凝土基础的工程实际长度超长、超宽、超厚的外轮廓尺寸和成分含量超大，导致混凝土基础在成型过程中产生了大量的水泥水化热，混凝土基础随着内部的温度的不断升高、下降的变化而产生相对应的热胀和冷缩现象，即混凝土的温度收缩应力，当混凝土的温度收缩应力超过其自身的极限抗拉强度时，混凝土就产生裂缝，这种裂缝通常被称之为非结构性裂缝。因此，控制大体积混凝土基础的温差，是控制大体积混凝土基础施工质量的重要措施之一。

5)混凝土基础的温差裂缝的表现形式通常有两种：即贯穿性裂缝和表面裂缝，当混凝土基础的表面温度和对混凝土基础表层的温度的差值，与混凝土表层温度和混凝土环境温度的差值大于25 ℃时，混凝土基础表面的温度应力就超过了混凝土的抗拉强度，这种情况出现时，混凝土基础的上表面和侧面出现表面裂缝;此时，混凝土基础的内部，温度依然在继续升高，大约在混凝土成型的2 d～4 d之内，温度会达到最高值，之后温度开始下降，温度不能下降太快，一天不能超过2 ℃，否则，混凝土内部的收缩变形受到混凝土基础外部条件的限制，混凝土内部出现的拉应力太大，混凝土的极限抗拉强度抗不住时，沿混凝土的截面出现通缝。贯穿性裂缝和表面裂缝对结构实体产生的危害性很大，降低了混凝土的耐久性；降低了建筑结构的刚度；降低了建筑物的使用寿命。

2 大体积混凝土基础裂缝的防治措施

2.1 控制水泥的水化热

1)水泥的选择。

大体积混凝土的水泥选择有定性的要求，选用水化热比较低的水泥，水泥3 d的水化热在240 kJ/kg以内，7 d的水化热在270 kJ/kg以内，低水化热水泥常选用比如矿渣硅酸盐水泥，复合水泥。混凝土基础的水灰比通常为0.55，混凝土的水泥用量控制在380 kg/m3之内，水的用量控制在175 kg之内。另外，还可以采用定制水泥解决体积量超大的混凝土的水化热问题。

2)水泥的用量。

水泥的用量在混凝土基础中决定混凝土基础内部温度的最高值，水泥越多混凝土内部温度会越高，水泥减少混凝土内部温度会相应下降，在保证混凝土基础的强度不变的情况下，混凝土中水泥的用量尽量降低，而混凝土的强度一般采用混凝土的60 d或90 d强度。

另外，在混凝土的试配过程中发现，除了使用矿渣水泥、混凝土的后期强度外，还可以掺加粉煤灰、矿粉。大量的数据显示，掺加了粉煤灰、矿粉的大体积混凝土，在体积相同、周围环境条件相同的情况下，混凝土内部的水化热温度能够降低15 ℃左右。当然，粉煤灰和矿粉的用量也不能太多，否则会影响混凝土的强度。

3)循环水降温。

根据混凝土基础的厚度，每间隔1.5 m左右，设置一层循环水管，通入循环冷水，当混凝土内部的温度超过规定数值时，加快冷水的流速，来降低混凝土内部的温度；混凝土内部温度达到规定值时，则放慢冷水的流速。

4)掺加石块。

如果大体积混凝土基础内没有钢筋或钢筋量比较少时，可以掺加一些大石块，大石块(MU>C40)含量约占混凝土总量的20%，来减少混凝土的方量，从而降低混凝土的水化热。

2.2 控制混凝土浇筑的入模温度

根据工程实践经验和数据计算分析，入模温度是混凝土温升的基础，入模温度低，混凝土的最高温度就低，所以降低混凝土的入模温度从搅拌站混凝土的原材料开始，把混凝土的入模温度控制在20 ℃以内。因此周围环境的温度很重要，如果在冬季施工，需要对混凝土的原材料进行加温和对混凝土的运输工具采取保温措施；如果夏季气温过高，需要对混凝土的原材料遮阳、浇水，混凝土的运输工具遮阳等降温措施。而常温条件下是非常有利于施工大体积混凝土的，施工成本会低很多。

2.3 大体积混凝土施工过程中的温度控制措施

1)混凝土基础的测温点的设置。

根据基础的整体形状，从代表性和对称性两个方面设置测温点，通常为通过基础中心的两个竖向的半交叉剖面，沿剖面的竖向设置测温线，每个剖面不少于三条测温线，间隔1 m；沿剖面的横向设置四条测温线，间距约为8 m。竖向测温线和横向测温线的交叉位置设为测温点。测温点沿剖面的竖向和横向对称、对齐。混凝土基础的表面测温点和表层的测温点的数量和位置互相对应。混凝土基础的环境测温点至少设两处以上。

2)混凝土的测温要求。

在混凝土基础内部敷设稳固的测温点，浇筑混凝土前各测温点的温度为混凝土的环境温度，当混凝土首次覆盖测温点时的温度为这点的入模温度，之后混凝土的温度开始发生变化，按规定时间记录混凝土的温度。混凝土的最大温升为，用所测得的同一点位的最高温度值减去同一点位的入模温度值，也就是混凝土的温升峰值。

3)混凝土的测温频率。

混凝土基础内部的最高温度通常在混凝土浇筑后的第2天～第4天之间达到最高值，所以第1天～第4天，每4 h测一次；第5天～第7天，每8 h测一次；第7天至测温结束，每12 h测一次。

4)混凝土的温差控制。

按规定的测温时间，应用信息化管理，及时了解混凝土的内、外温度的变化情况，采取外部保温、内部降温的措施，将混凝土表面和混凝土表层的温差、混凝土内部竖向相邻两个测温点的温差通过温度控制措施使温差不要超过25 ℃；当混凝土的表面与表层温差下降到25 ℃或以下时，可以考虑拆除混凝土的保温措施，当混凝土的表面与表层温差低于20 ℃时停止测温。混凝土的养护时间尽量延长，不能过快降温，防止温度应力导致有害裂缝的出现。混凝土的降温速度每天不超过2 ℃。

5)混凝土的最大温升。

混凝土基础的施工准备阶段，要大量收集施工地的气温信息、环境信息、原材料信息、工人信息、机械信息等等，做好充足的准备工作，预计混凝土基础内部的最高温度升高值，最好不要超过50 ℃，但是混凝土的最高温升也需要灵活应用，当混凝土的入模温度低时，最大温升可小幅超过50 ℃；当混凝土的入模温度较高时，混凝土的最大温升必须得控制。混凝土的最高温升可参考公式：Tmax=T0+WQ/(Cρ)。

6)混凝土的施工程序。

根据混凝土基础的实际情况，安排合理的施工顺序，放慢分层浇筑的速度，浇筑混凝土的分层厚度控制在30 cm～50 cm之间。

2.4 改善混凝土基础的约束条件，降低温度应力

1)对超长的混凝土基础的施工，设置变形缝、后浇带或分仓施工，能有效的降低混凝土内部的水化热。

2)如果混凝土基础的地基为岩石或混凝土的垫层很厚，基础施工前可以在垫层上面刷三遍热沥青或铺一层SBS卷材作为滑动层；用聚苯乙烯泡沫板贴在基础四周模板的内侧作为缓冲层，减少对基础的硬防护。

3 结语

在混凝土基础的施工过程中体会到，影响基础施工的因素很多，为减少混凝土的施工裂缝，我们从材料方面、施工环境方面做了很多的工作，对裂缝控制的效果还是不错的，因此制定经济合理、施工方便、优化的施工方案，保证建筑物基础的施工质量还是确实可行的。

Control of mass concrete crack control

Dong Yangang

(ShanxiHongshaBuildingEngineering3rdCo.,Ltd,Yangquan045000,China)

Combining with common mass concrete foundation cracks, the paper analyzes concrete cracking causes, and puts forward mass concrete cracks preventing measures from aspects of controlling cement hydration heat, controlling concrete grouting modeling temperature and reducing temperature stress.

mass concrete, construction crack, hydration heat, temperature stress

1009-6825(2017)07-0085-02

2016-12-23

董彦刚(1976- )，男，工程师

TU755.7

A