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浅谈下沉式通道大体积混凝土裂缝的原因与控制措施

下沉式通道的大体积混凝土施工中，裂缝问题较为常见，其主要原因包括温度应力、收缩变形和地基不均匀沉降等。大体积混凝土内部水化热释放较快，导致内外温差过大，产生温度应力；同时，混凝土在硬化过程中会发生干缩和自收缩，进一步加剧裂缝风险。此外，地基承载力不足或不均匀沉降也会引发结构裂缝。

为有效控制裂缝，可采取以下措施：首先，优化混凝土配合比，选用低热水泥并掺加粉煤灰或矿渣粉，以降低水化热；其次，加强温度控制，在混凝土内部设置冷却水管或采用保温措施，减少内外温差；再次，合理设置施工缝和后浇带，释放约束应力；最后，加强养护工作，保持混凝土表面湿润，减少干缩裂缝的发生。通过综合运用上述措施，可显著降低大体积混凝土裂缝的风险，确保工程质量和耐久性。

摘要：本文分析了下沉式通道大体积混凝土产生裂缝的原因，并提出了防止裂缝的主要的技术措施 关键词：下沉式通道 大体积混凝土裂缝原因 控制 中图分类号：TU528 文献标识码：A

近年来，随着城市建设的发展，大型下 沉式通道得到广泛应用，使市政工程中大体 积混凝土裂缝控制的研究需得到足够的重 视。本文将对此进行分析，探讨裂缝出现的 原因及施工中可采用的控制措施。

大体积混凝土结构通常具有以下特点： 混凝土是脆性材料，抗拉强度只有抗压强度 的1／10左右。大体积混凝土的断面尺寸较 大，由于水泥的水化热会使混凝土内部温度 急剧上升，以及在以后的降温过程中，在一 定的约束条件下会产生相当大的拉应力。大 体积混凝土结构中通常只在表面配置少量钢 筋，或者不配钢筋。因此，拉应力要由混

1.1水泥水化热的影响

水泥水化过程中放出大量的热，且主要 集中在浇筑后的7d左右，从而使混凝土内部 升高。尤其对于大体积混凝土来讲，这种现象 更加严重。因为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。

混凝土在空气中硬结时体积减小的现象 称为混凝土收缩。混凝土在不受外力的情况 下的这种自发变形，受到外部约束时（支承 条件、钢筋等），将在混凝土中产生拉应 力，使得混凝土开裂。引起混凝土的裂缝主 要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩等三 种。在硬化初期主要是混凝土在水化凝固硬 结过程中产生的体积变化，后期主要是混凝 土内部自由水分蒸发而引起的王缩变形

大体积混凝土结构在施工期间，外界气 温的变化对防止大体积混凝土裂缝的产生起 着很大的影响。混凝土内部的温度是由浇筑 温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热 温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与 外界气温有着直接关系，外界气温愈高，混 凝土的浇筑温度也就会愈高，如果外界温度 降低则又会增加大体积混凝土的内外温度梯 度。若外界温度的下降过快，会造成很大的 温度应力，容易引发混凝土的并裂。另外外 界的湿度对混凝土的裂缝也有很大的影响 外界的湿度降低会加速混凝土的干缩，也会 导致混凝土裂缝的产生。

2裂缝在施工中的控制措施

理论研究表明大体积混凝土产生裂缝的

dgtj08-2087-2019标准下载通道大体积混凝土裂缝的

苏少雄 广州市黄埔区市政建设总公司 510700

主要原因就是水泥水化过程中释放了大量的 热量。于是，大体积混凝土应该选择低热或 者中热的水泥品种。而水泥释放温度的大小 及速度取决于水泥内矿物成分的不同。水泥 矿物中发热速率最快和发热量最大的是铝酸 三钙（C3A），其他成分依次为硅酸三钙 （C3S）、硅酸二钙（C2S）和铁铝酸四钙 【C4AF）。另外，水泥越细发热速率越快，但 是不影响最终发热量。因此我们在大体积混 凝土施工中应尽量使用矿渣硅酸盐水泥、火 山灰水泥，使较低标号水泥7d龄期的水化热 限制在0.081Wg，28d为0.093Wg以下。 采用火山灰、粉煤灰活性混合材料作为 水泥代用材料，是降低大体积混凝土的水化 热，防止结构出现温度裂缝的有效方法之 一，可进一步延缓和降低发热。在大体积混 凝土中掺入一定替代量的粉煤灰后，可以增 加混凝土的密实度，提高抗渗能力，改善混 凝土的工作度，降低最终收缩值，减少水泥 用量。外加剂可以从以下几个方面来选择： UFA膨胀剂，它可以等量替换水泥，并且 是混凝土产生适度的膨胀。一方面保证混凝 土的密实度，另一方面使混凝土内部产生压 力，以抵消混凝土中产生的部分拉应力；缓 凝减水剂，能减少水泥用量、降低水灰比 以减小水化热，并保证具有一定的坍落度。 这样可以延缓水化热的峰值期并改善混凝土 的和易性，降低水灰比以达到减少水化热的 目的。有研究表明如果配合比中水泥材料用 量不超过140kg/㎡，温升可不超过19°℃。 2.2大型下沉式通道大体积混凝土的施工控制 措施 混凝土施工包括混凝土的生产、运输、 浇筑和温度及表面保护，是保护大体积混凝 土温度裂缝的关键环节。而热应力的控制手 段主要是控制混凝土的内外温差T。 ①在温度较高的情况下进行施工，要注 意降低混凝土浇筑时的温度。可以在搅拌站 现场对堆在露天的砂石用布覆盖，以减少阳 光对其的辐射；对浇筑前的砂石用冷水降 温；在搅拌过程中向混凝土中添加冰水。以 上这些措施都可以有效的降低混凝土的入模 温度。严格按配比单下料，采用自动化的生 产线，由电脑控制水泥、骨料掺和料、水、 外加剂等的投放量，确保投料准确，确保混 凝土的质量。 ②通道结构合理分段，跳段同时施工。 通道结构混凝土浇注分块控制在30m左右。 相邻块浇注混凝土时间相隔14d。 ③不超过30m设一条后浇（或膨胀）加 强带，底板可采用膨胀加强带连续施工至沉 降缝，侧板、顶板采用后浇加强带，14d 以后才可回漆。加强带带内混凝土强度提高

5MPa，带的两侧设p5mm密孔钢丝网，将 带内外混凝土分开。 ④薄层浇注，以加强混凝土的前期散 热。必要时预埋冷却水管人工导热，用循环 水降温。 ③信息化施工，在混凝土施工时埋设测 温计，分别测板底、板中、板面的温度 及时掌握混凝土内部温升与表面温度变化 值，控制温差小于25°℃，温度不超过70℃。 ③蓄水养护。蓄水可以达到保温和散热 的作用，蓄水可以保证板面的温度不至于过 低，又可以通过水汽的蒸发带走混凝土的热 量。使到混凝土的内外温差保持在较低的水 平，混凝土的绝对温度不会过高。 2.3大体积混凝土的裂缝检查与处理 对于混凝土裂缝，应以预防为主，为此 需要精心设计、施工，但是由于目前采用的 防止裂缝的安全系数较小，而实际情况又复 杂多变，所以实际施工中还是难免出现一些 裂缝。大体积混凝土的裂缝分为三种：表面 裂缝、深层裂缝、贯穿裂缝。对于表面裂 缝因为其对结构应力、耐久性和安全基本没 有影响，一般不作处理。对深层裂缝和贯穿 裂缝可采用：凿除裂缝，可用风镐、风钻 或人工将裂缝凿除，至看不见裂缝为止，凿 槽断面为梯形再在上面浇筑混凝土；限裂钢 筋，在处理较深的裂缝时，一般是在混凝土 已充分冷却后，在裂缝上铺设1～2层的钢筋 后再继续浇筑新混凝土；水泥灌浆和化学灌 浆。水泥灌浆适用于裂缝宽度在0.5mm以 上时，对于裂缝宽度小于0.5mm时应采取 化学灌浆。化学灌浆材料一般使用环氧－ 醛丙酮系等浆材。 综上所述，虽然下沉式通道大体积混凝 土很容易产生裂缝，但是大量的研究以及成 功的工程实例都表明：只要我们在施工工 艺、材料选择以及后期的养护过程中能够充 分考虑的各种因素的影响，还是完全可以避 免危害结构的裂缝的产生。