大体积混凝土施工裂缝控制技术研究

随着大型基础设施和超高层建筑的发展，大体积混凝土的使用日益普遍。然而，其在早期水化过程中内部温度迅速升高，而外部温度变化剧烈，导致混凝土内部产生显著的温差与应力集中，从而容易发生开裂。这类裂缝不仅影响结构性能，还给后期维护带来困难，已成为工程质量控制中的重点与难点之一。

一、大体积混凝土裂缝的成因分析

（一）温度裂缝

大体积混凝土在水化反应过程中会释放大量水化热，若其内部温度在短时间内迅速升高，而外部冷却较快，便会形成较大的温度梯度。此温差引发的体积收缩与膨胀不一致，极易在结构表层或约束部位形成温度裂缝[1]。以普通硅酸盐水泥为例，其水化峰值温升可达70℃以上，若未采取降温措施，混凝土内部与表面温差可超过 25℃，远高于裂缝临界温差值（通常为 20℃）。此外，在夜间浇筑或冬季施工过程中，外部降温更为迅速，加剧了裂缝的发生。

（二）收缩裂缝

塑性收缩主要发生在初凝至终凝期间，此阶段混凝土尚未形成结构强度，表面水分蒸发迅速，易在表层形成微裂纹。干缩裂缝则由长期水分蒸发引起体积减小而致，尤其在通风干燥环境下更为严重。若混凝土抗拉强度发展滞后于收缩应力增长，则会发生裂缝贯穿现象。一般而言，普通混凝土干缩值约为 ，高性能混凝土因低水胶比及致密性好，干缩可达到 800μ ε 以上，裂缝敏感性更强。若结构受到约束（如底板与柱墙连接处），收缩变形受限，裂缝更易发生。

（三）结构约束与施工因素

在基础底板、筏板等大型结构中，底部混凝土与岩土层或垫层之间存在较强摩阻力，形成刚性约束，限制了混凝土的自由变形，热胀冷缩受限产生内应力，导致开裂。此外，若采用间歇式浇筑方式，形成施工冷缝，也可能因接缝处应力集中而裂缝。模板拆除过早，尤其在混凝土早强未形成前拆模，结构承载能力尚不足，同样易诱发裂缝。施工中未能精确控制浇筑速度、分层厚度及振捣均匀性，也会产生应力集中和内部缺陷，从而成为裂缝起源。

二、大体积混凝土裂缝控制技术

（一）原材料与配合比优化

裂缝控制的首要环节是原材料的选择及配合比设计。优选低水化热水泥，如矿渣硅酸盐水泥或部分替代水泥的粉煤灰（掺量为15%～30% ）和矿粉（掺量为 20%～40% ），可有效降低水化热峰值与温升速率。例如，粉煤灰的缓凝效应有助于延缓水化进程，减小温差效应。粗骨料采用粒径不小于 20mm 的连续级配碎石，最大粒径可达31.5mm ，提高骨料比重有利于减小水胶比（控制在 0.38～0.45 范围），降低收缩率。

外加剂方面，选用高效减水剂（聚羧酸系）以保证良好流动性，同时限制水胶比。此外，膨胀剂（如 U 型膨胀剂或氧化钙基膨胀剂）的掺入可有效补偿收缩应变，掺量控制在胶凝材料的 6%～8% 之间为宜，过高可能影响后期强度。

（二）施工温控措施

温控措施是控制温度裂缝的核心环节。降低入模温度是首要手段，采用冰水拌合、夜间施工、冷却骨料等方式可将混凝土初始温度控制在 28℃以下。在结构核心区布设冷却水管系统（如 Φ25mm～Φ32mm 塑料管），并通以 10℃以下冷水循环 72 小时以上，可使核心温度下降 ，有效降低内外温差。

外部采用保温棉毡、塑料薄膜等材料进行覆盖，保温持续时间一般为 7～14 天，根据现场监测数据决定终止时机。分层浇筑时，单层厚度宜控制在 50cm 以内，分层间隔时间不超过 2 小时，确保整体结构一体化。施工间断缝部位需设止水钢板及加强筋，防止冷热应力在接缝处积聚。

（三）裂缝诱导与后期处理

诱导缝是控制裂缝走向、释放内应力的重要手段。针对墙体、构造柱等长向构件，每隔 4～6m 设置诱导缝（V 形或凹槽式），缝内填嵌柔性密封材料（如聚氨酯胶）并保持接缝顺直，诱导裂缝在指定位置形成。加强筋的布设如在结构转角、边界等易裂区域加密钢筋，采用双向钢筋网，间距控制在 100～150mm ，可显著提升结构抗裂能力。

裂缝形成后若宽度小于 0.2mm ，可通过低压注浆修复。注浆材料多选用环氧树脂、水性聚氨酯等，黏结强度高，渗透性好，能够封堵细微裂缝，恢复结构密实性。对于深层贯穿裂缝，应配合钢筋加固措施，并做好后期荷载调整。

（四）养护与监测技术

养护工作直接影响混凝土水化与干缩行为。宜采用湿麻袋或棉被连续覆盖，并持续洒水养护不少于14 天，保持表面湿润，防止早期干裂。在寒冷季节施工中应加设围挡和加热设备，保证养护温度不低于 5℃。为确保养护效果，应采用温度传感器（如PT100 热电阻）埋设在结构不同深度，实现实时温控监测[2]。

结构内部温度应通过智能监测系统（如 GPRS 无线数据采集仪）进行远程监控，并设预警阈值，如温差超过 20℃或内核温度超过 70℃时自动报警。通过建立施工期温度—应力模型，可实时调整冷却水流量、保温厚度等参数，动态控制裂缝风险。

三、裂缝控制技术应用实例分析

（一）工程实例概述

以某城市地铁车站底板施工工程为例，底板结构厚度达 2.2 米，单块连续浇筑体积超过3000 立方米，属于典型的大体积混凝土结构类型。该工程位于城市核心区，周边建筑密集，施工场地受限，对施工组织协调及混凝土连续浇筑提出了较高要求。同时，该结构属于主要承重构件，对裂缝控制的标准极为严格，需采取全面且精细的技术手段进行防控。

（二）裂缝控制技术具体实施

本工程在材料选型方面，采用矿渣硅酸盐水泥替代 30% 的普通硅酸盐水泥，并掺入粉煤灰 20% ，以有效降低水泥水化热总量。混凝土水胶比控制在 0.40 以内，确保拌合物的强度与流动性平衡，同时有助于抑制干缩开裂[3]。内部温控系统布设 Φ25mm 冷却水管，纵横交错布置，管间距约 1.0 米，通以 10℃左右冷水持续 72 小时，控制核心温度始终不超过 60℃，并使内外温差稳定低于 18℃。结构外部覆盖 50mm 厚岩棉层，并采用双层塑料薄膜密封覆盖，延缓降温速度，保温持续时间不少于14 天。为进一步释放应力，按结构长度每隔6 米设置一道诱导缝，施工缝位置配备止水钢板，并加设L 形钢筋进行锚固处理，确保缝口密封性与结构连续性，全面提升抗裂性能。

（三）技术应用效果评估

通过红外温感与应力监测系统跟踪，结构内外温差始终控制在18℃以内，施工完成后60 天内未出现明显表面裂缝。裂缝检测数据表明，微裂缝（ <0.2mm ）仅出现在少数角部及管道预留孔周围，后续通过低压注浆全部修复，结构完整性保持良好。工程后期荷载试验与变形监测均在控制范围内，验证了裂缝控制技术的有效性。

总结：大体积混凝土在施工过程中易因温差、收缩及结构约束产生裂缝，进而影响整体工程的结构安全、施工质量与耐久性能。通过优化材料配合比、采用低水化热胶凝材料、采取有效的温控降温措施、实施科学合理的诱导缝设计以及规范的后期养护管理，可显著降低裂缝产生概率。工程实例验证了上述控制技术的实用性、经济性与可控性，为同类大体积混凝土项目提供了切实可行的技术支撑与经验借鉴。

参考文献

[1] 杨兴 . 大体积混凝土侧墙裂缝控制技术分析 [J]. 低碳世界 ,2024,14(12):76-78.

[2] 姚远 . 大体积混凝土施工温度监测与自动控制技术 [J]. 建筑机械化 ,2024,45(05):109-112.

[3] 路亚男 . 大体积混凝土施工裂缝控制技术研究 [J]. 居业 ,2024,(04):25-27.