大体积混凝土裂缝产生原因及控制措施

２０１９年第２６卷第２期

大体积混凝土裂缝产生原因及控制措施

鲍　慧

（平煤神马建工集团有限公司郑州分公司，河南郑州４５００００）

摘　要：在建筑行业内，混凝土是最为关键的结构材料，被广泛应用于工业及民用建筑。伴随建筑高度的不断增加，在高层、超高层建筑中筏板基础大体积混凝土结构应用越来越多，同时裂缝问题也得到了人们的普遍关注。为此，在充分了解大体积混凝土裂缝成因的基础上，结合具体案例，对大体积混凝土裂缝控制措施进行了探究。关键词：大体积混凝土；裂缝成因；工程概况ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－８５５４．２０１９．０２．０６２

󰀡　引言

近年来，在高层建筑工程中大体积混凝土筏板基础应用较为广泛。相比普通混凝土构件，在施工过程中大体积混凝土具有更大水化热现象，且混凝土导热性较差，如施工控制不当，极易产生裂缝问题。此类裂缝主要包括两类，即表面裂缝与贯穿裂缝，此类裂缝产生的原因可能是设计不当、材料质量不佳、施工工艺差等。除此之外，由于筏板基础大部分位于地下水位下方或潮湿环境，当产生裂缝后，顺着裂缝将有水等渗入，进而腐蚀结构内的钢筋，导致混凝土渗漏现象出现，进而降低整个结构的强度，对建筑物使用性能、耐久性造成严重影响。为此，在施工中必须重视裂缝控制问题。

󰀢　大体积混凝土裂缝的成因

产生大体积混凝土结构裂缝的原因具有综合性及复杂性，有可能是一种类型的裂缝，也有可能是多种类型的结合物。与混凝土极限抗拉强度，大体积混凝土收缩产生的拉应力大于该值时，则会有裂缝产生于混凝土表面。除此之外，因收缩、膨胀和约束间的作用力呈反比关系，则会出现应力，从而产生裂缝。在众多原因中，最主要的还是由于水泥水化热产生的温度变化。

水泥水化反应是混凝土强度增长的主要因素，而该反应属于放热反应，其特点为早期快、后期慢，这种情况下混凝土内部温度增长也会呈现为由快至慢的过程。通过研究表明，升温、降温、稳定是大体积混凝土温度的三个变化阶段。因大体积混凝土结构及水泥用量大，在完成浇筑混凝土之后，将有大量水化热在水泥水化过程中被释放，此时将会增加混凝土内部温度。同时，因混凝土导热性能不佳，且体积较大，散热能力不足等原因，致使混凝土水化热不断聚集，且无法快速散发，这样会不断增加其温度。当外界温度低于该温度过多的情况下，混凝土内部热量会持续传递给周围土壤及大气。在温度上升过程中，相比内部温度，混凝土表面温度较低，根据热胀冷缩的理论，混凝土膨胀速度方面，高温部位速度将快于低温部位，这种情况下两者间可互相约束。如该部位拉应力在混凝土极限抗拉强度以上，则会有裂缝出现于混凝土表面。

在水泥水化热不断释放过程中，如混凝土硬化，则会降低其弹性模量与徐变量，此时将无法释放这部分应力，就会有裂纹产生于其内部。为达到施工和易性需求，必须增加水量，相比水泥水化所需水量，所加水量在其５倍左右。待完成水化过

程，多余的水分将被蒸发掉，此时混凝土体积会产生收缩现象，且属于干缩类型。当干缩和混凝土温降过程出现冷缩相互结合，混凝土内的拉应力会大幅度增加，这种情况下将促使裂缝发展，导致结构裂缝问题严重化。󰀣　工程概况

２

某建筑工程建筑面积为４．６万ｍ，以桩基础结合筏板作

９层，地下１层。本工程通过后浇带分隔为基础形式，地上共１２

主楼和裙楼，２３８０ｍ为筏板占地面积，２ｍ为主楼筏板基础厚

３

．６ｍ厚，５１００ｍ为其一次性度，部分电梯井下卧位置具有２

混凝土浇筑方量，由此可见，该工程为大体积混凝土施工。选取Ｃ１５混凝土作为筏板混凝土底模垫层，砖模为侧模。在施工中应根据实际情况，采取行之有效的措施合理控制裂缝。󰀤　大体积混凝土裂缝控制措施

３．１　结构设计方面３．１．１　设置隔离层

按照由下至上的顺序原设计筏板混凝土依次为保护层、防水层与垫层。在基础施工过程中，当新浇筑混凝土结合保护层混凝土之后，经混凝土降温收缩，三层间的摩擦力较大，将对筏板混凝土产生强大约束力，这于筏板自身及防水层施工影响较大。作为变形变化裂缝产生的主要因素，约束力的减弱及消除，都将降低变形产生的应力。为避免裂缝产生，决定将一层塑料薄膜隔离层设置到垫层之上，厚度为０．４ｍｍ，降低底板受到的约束作用，在变形变化影响下，给予底板更大伸缩自由度，防止底板变形破坏防水层。３．１．２　混凝土掺外加剂ＵＥＡ

相比常水位，该工程底板筏板底标高较低，基于抗渗规定，原设计选取Ｃ３５Ｐ６作为混凝土标号，且将４％ＵＥＡ掺加至混凝土内，这种组合模式即可满足Ｐ６抗渗等级要求。因本工程为大体积混凝土，抗裂要求高，为此，决定掺加８％ＵＥＡ－Ｗ，以此％膨胀率，以此有效预防在满足抗渗要求时，混凝土还富余２裂缝出现。３．１．３　后浇带设置

该工程地上主楼共１９层，Ｃ３５混凝土筏板为相应的主楼基础，厚度为２ｍ；裙楼地上２～３层，选取Ｃ３０防水混凝土底板结合下反梁，厚度为３００ｍｍ。因荷载作用，极易在完成主体工程后出现结合部裂缝问题，或在施工阶段产生裂缝。为此，原设计将后浇带（宽度８００ｍｍ）布设于主楼结合裙楼附近。为避　　

（下转第１３９页）

１３７

技术与市场技术应用

󰀤　解决处理

接触线的机械磨耗、电气磨耗加剧了异常磨耗，在运营管理过程中，建议采取以下措施。

１）对分段绝缘器、线岔、锚段关节、列车出站加速区段重点盯控，发现异常磨耗，并及时跟踪记录，形成磨耗专项台账。

２）利用大数据分析汇总，定期完成数据的统计更新，对刚性磨耗趋势提供指导性意见。

３）优化检修方式，对磨耗区段进行优化调整，查找磨耗原因，改善弓网关系。

４）积极采用接触网自动化检测手段和机械化维修手段，运用信息化检测手段，提升刚性接触网维修技术参数的精准度。󰀥　结语

异常磨耗极大地影响了地铁的安全运营与维护，在局部磨耗治理中，要在前期设计、施工中严格把控各环节，运营维护中加强磨耗监控，对车辆、轨道、接触网多方面跟踪，总结归纳，查找原因，建立专项台账记录，提前发现，提前处理。参考文献：

［１］　谭冬华．架空刚性接触悬挂弓网磨耗异常的原因分析与

Ｊ］．电气化铁道，２００７（１）．解决办法［作者简介：

１９８７－），男，河南信阳人，毕业于郑州铁路职业技余运嵩（

术学院电气工程专业，主要从事地铁接触网运营技术管理与设备质量控制等工作。

选取长刮尺根据标高进行提下，要求完成振捣混凝土４ｈ后，刮平，且在初凝前，选取抹面机进行磨平、压实，从而闭合收水裂纹。

３）养护选用保温隔热法，保温可选取草袋，保湿可选用塑料薄膜。通过上述措施对水化热的温度上升及降低速度加以有效控制，将其控制在温度指标允许范围内。同时，为防止混凝土表面水分蒸发过快，还应根据实际情况及时浇水，做好养护工作。󰀥　结语

本文从大体积混凝土裂缝成因展开叙述，证明了对混凝土温度裂缝加以控制极为必要，并结合具体案例，从设计、材料及施工三方面采取措施，有效控制大体积混凝土施工裂缝。通过该控制措施，可有效预防裂缝产生，提高结构抗裂能力，保证工程建设质量。参考文献：

［１］　谈新文．建筑工程大体积混凝土浇筑的特点与施工技术

［Ｊ］．科技创新导报，２０１２（１９）．

［２］　徐瑞娟．探析高层房屋建筑工程大体积混凝土施工质量

控制［Ｊ］．江西建材，２０１６（１４）．

［３］　吴华君．大体积混凝土结构裂缝控制措施研究［Ｄ］．

杭州：浙江工业大学，２０１１．

［４］　刘斌，韩志强，范贵军．大体积混凝土的配合比设计及原

Ｊ］．科技信息，２０１０（１８）．材料的质量要求［

［５］　周维，徐倩，马亚航．大体积混凝土施工技术在房屋建筑

中的应用分析［Ｊ］．赤峰学院学报（自然科学版），２０１７（５）．

２０１９年第２６卷第２期

图２　郑州地铁２号线拉出值采用之字值形式布置２．４　加速区段接触线磨耗不均匀原因分析

以郑州地铁２号线接触网为例，常见的磨耗较大区段多位于进出站等加速区段，在加速区段，受电弓会在较短时间内从接触网获得较大电流，受电弓通过单位长度接触线所需时间要

２

ＲＴ，电流在导比正常运行速度时间要长，根据焦耳定律Ｑ＝Ｉ

体产生的热量与电流平方和时间成正比，在加速区段接触线瞬间温升，远大于在正常运行时的温度，接触线易软化，硬度降低，增加电气磨耗，启动阶段受电弓振动加剧，受流稳定性变差，受电弓振动更易产生打火拉弧，极易产生局部磨耗。（上接第１３７页）

免裂缝产生，应在浇筑完两侧混凝土及主楼沉降基本稳定后，再进行后浇带施工，这样可有效防止不均匀沉降，也能够在降温过程中减少对主楼侧大体积混凝土的约束，减小应力。因工期短，任务重，后期决定选用后浇式加强带替代后浇带。相比后浇带，加强带混凝土标号更高，可选取Ｃ４０Ｐ６，并选取１２％外ＥＡ－Ｗ掺量。加剂Ｕ

３．２　材料选择方面

１）选取Ｐ．Ｏ４２．５水泥。本工程可选取Ｃ３５标号混凝土，水泥标号高，可起到减小水泥用量的目的。相比Ｐ．Ｏ３２．５水泥，可大幅度减小单位体积混凝土内产生的水化热。因当地更低水化热矿渣水泥销售较少，为此选择有限。

２）掺入粉煤灰及高效减水剂。水泥可通过少量粉煤灰替代，这样可通过减少水泥用量的方式，达到减小水化热的作用，同时还能对混凝土的和易性加以改善。除此之外，还能适量增加胶凝材料，以此降低水分蒸发后产生的孔隙量，且能起到降低成本的目的。高效减水剂的掺加，可降低混凝土单位用水量，与设计稠度要求相符。同时混凝土和易性的有效提升，不仅符合泵送需求，还能增加凝结时间，减少水化热，避免裂缝产生。

３．３　施工工艺控制

１）较低气温下浇筑，可对混凝土入模温度有效控制。该工程在１１底实施浇筑，平均气温在１２℃左右。通过一系列施工，混凝土自然散热理想，与大体积混凝土施工相适宜。

２）分层浇筑混凝土，在完成浇筑作业后，可进行２次抹面施工，预防产生表面裂缝。在对混凝土初凝时间充分考虑的前

１３９