大體積混凝土施工及控制裂縫的探討

陳業(yè)輝　馮吉昌

摘要：工程時常涉及到大體積混凝土施工，它主要的特點就是體積大，它的表面系數(shù)比較小，水泥水化熱釋放比較集中，內部溫升比較快。混凝土內外溫差較大時，會使混凝土產生溫度裂縫，影響結構安全和正常使用。要做好大體積混凝土的施工，必需對其特點進行分析。

關鍵詞：混凝土；裂縫；預防；處理

1 大體積混凝土裂縫產生的原因

1.1 水泥水化熱

水泥在水化過程中要產生大量的熱量，是大體積混凝土內部熱量的主要來源。由于大體積混凝土截面厚度大，水化熱聚集在結構內部不易散失，使混凝土內部的溫度升高。混凝土內部的最高溫度，大多發(fā)生在澆筑后的3～5d，當混凝土的內部與表面溫差過大時，就會產生溫度應力和溫度變形。溫度應力與溫差成正比，溫差越大，溫度應力也越大。當混凝土的抗拉強度不足以抵抗該溫度應力時，便開始產生溫度裂縫。

1.2 約束條件

大體積鋼筋混凝土與地基澆筑在一起，當早期溫度上升時產生的膨脹變形受到下部地基的約束而形成壓應力。由于混凝土的彈性模量小，徐變和應力松馳度大，使混凝土與地基連接不牢固，因而壓應力較小。但當溫度下降時，產生較大的拉應力，若超過混凝土的抗拉強度，混凝土就會出現(xiàn)垂直裂縫。混凝土內部由于水泥水化熱而形成中心溫度高，熱膨脹大，因而在中心產生壓應力，在表面產生拉應力，當拉應力超過混凝土的抗拉強度值和鋼筋約束作用時，就產生裂縫。

1.3 外界氣溫變化

大體積混凝土在施工期間，外界氣溫的變化對大體積混凝土的開裂有重大影響。混凝土內部溫度是由澆筑溫度、水泥水化熱的絕熱溫度和混凝土的散熱溫度三者的疊加。外界溫度越高，混凝土的澆筑溫度也越高。外界溫度下降，尤其是驟降，大大增加外層混凝土與混凝土內部的溫度梯度，產生溫差應力，造成大體積混凝土出現(xiàn)裂縫。溫度應力是由于溫差引起溫度變形造成的；溫差愈大，溫度應力也愈大。

2 大體積混凝土裂縫的控制措施

2.1 材料措施

2.1.1 水泥：水泥應盡量選用水化熱低、凝結時間長的水泥，盡可能不使用高強度高細度的水泥。利用后期強度的混凝土，不得使用低熱微膨脹水泥。對不同品種水泥用量及總的水化熱應進行估算；當?shù)V渣水泥或其他低熱水泥與普通硅酸鹽水泥摻入粉煤灰后的水化熱總值差異較大時應選用礦渣水泥；無大差異時，則應選用普通硅酸鹽水泥而不采用干縮較大的礦渣水泥。水泥應進行水化熱檢驗，其7d水化熱不宜大于250KJ/kg。

2.1.2 骨料：石子應連續(xù)級配，以5-l0mm含量稍低為佳，針、片狀粒含量應≤15%。含泥量不得大于1%，泥塊含量不得大于0.25%。應優(yōu)先選用中、粗砂，其粉粒含量通過篩孔0.315mm不小于15%；對泵送混凝土尚應通過0.16mm篩孔量不小于5%為宜。砂的含泥量應不大于1%，泥塊含量不大于0.5%。

2.1.3 水：自來水（飲用水），氣溫高時宜在水中加冰塊。

2.1.4 摻合料：優(yōu)先采用磨細礦粉，其比粉煤灰更具耐久性，更有效降低每立方混凝土中水泥用量。如采用粉煤灰則不應低于Ⅱ級，以球狀顆粒為佳，粉煤灰的SO3含量不應大于3%。

2.1.5 膨脹劑：膨脹劑應選用一等品，膨脹劑供應商應提供不同齡期膨脹率變化曲線，膨脹劑的含堿量不應大于0.75%。

2.2 配合比

混凝土配合比設計應盡可能降低混凝土的干縮與溫差收縮。在保證混凝土強度和抗?jié)B性能的條件下應盡可能填加摻合料，粉煤灰應不低于二級，其摻量不宜大于20%，硅粉摻量不應大于3%。當有充分根據(jù)時摻合料的摻量可適當調高。送達現(xiàn)場混凝土的坍落度：泵送宜為80-140mm，其他方式輸送宜為60-120mm，坍落度允許偏差±15mm，到達現(xiàn)場前坍落度損失不應大于30mm/h，總損失不應大于60mm。混凝土最小水泥量不低于300kg/m3，摻活性粉料或用于補償收縮混凝土的水泥用量不少于280kg/m3。

2.3 施工措施

2.3.1 施工環(huán)境

（1）混凝土澆筑宜在300℃氣溫以內進行，當溫度高于300℃時要采取相應降低溫差及減少溫度應力措施。

（2）澆筑混凝土應連續(xù)進行，當必須間歇時，其間歇時間宜縮短，并應在前層混凝士凝結之前，將次層混凝土澆筑完畢。

（3）石子用自來水沖洗，必要時用冰水降溫。各種材料按設計配合比計量投料，控制在允許偏差內。按照石、水泥、砂、外加劑的次序投料，攪拌時間不少于120s。

2.3.2 澆筑方案

（1）混凝土澆筑可根據(jù)面積大小和混凝土供應能力采取全面分層、分段分層或斜面分層連續(xù)澆筑，分層厚度300-500mm且不大于震動棒長1.25倍。分段分層多采取踏步式分層推進，一般踏步寬為1.5-2.5m。斜面分層澆灌每層厚30-35cm，坡度一般取1：6-1：7。混凝土澆筑宜從低處開始，沿長邊方向自一端向另一端推進，逐層上升。亦可采取中間向兩邊推進，保持混凝土沿基礎全高均勻上升。澆筑時，要在下一層混凝土初凝之前澆筑上一層混凝土，避免產生冷縫，并將表面泌水及時排走。混凝土澆筑終了以后3-4h在混凝土接近初凝之前進行二次振搗然后按標高線用刮尺刮平并輕輕抹壓。

（2）對大體積混凝土的施工，通常在適當?shù)奈恢昧舫龊鬂矌В鋵挾纫话銥?000mm，當兩側的混凝土強度達到設計標準時，再澆筑混凝土，對于后澆帶，其間鋼筋不截斷，和兩側是貫通的。而混凝土通常比兩側大一標號并且加膨脹劑。

2.3.3 養(yǎng)護措施

（1）保溫養(yǎng)護作用：①減少混凝土表面的熱擴散，減小混凝土表面的溫度梯度，防止產生表面裂縫。②延長散熱時間，充分發(fā)揮混凝土的潛力和材料的松弛特性。使混凝土的平均總溫差所產生的拉應力小于混凝土抗拉強度，防止產生貫穿裂縫。

（2）保濕養(yǎng)護的作用：①剛澆筑不久的混凝土，尚處于凝固硬化階段，水化的速度較快，適宜的潮濕條件可防止混凝土表面脫水而產生干縮裂縫。②混凝土在潮濕條件下，可使水泥的水化作用順利進行，提高混凝土的極限拉伸強度。

2.3.4 溫度控制

（1）測溫點的布置——必須具有代表性和可比性。沿澆筑的高度，應布置在底部、中部和表面，垂直測點間距一般為500～800mm；平面則應布置在邊緣與中間，平面測點間距一般為2.5～5m。當使用熱電偶溫度計時，其插入深度可按實際需要和具體情況而定，一般應不小于熱電偶外徑的6～10倍，測溫點的布置，距邊角和表面應大于50mm。

（2）測溫延續(xù)時間自混凝土澆筑始至撤保溫后為止，同時應不少于20d。測溫時間間隔，混凝土澆筑后1-3d為2h，4-7d為4h，其后為8h。

（3）在測溫過程中，當發(fā)現(xiàn)溫度差超過25℃時，應及時加強保溫或延緩拆除保溫材料，以防止混凝土產生溫差應力和裂縫。混凝土測溫記錄必須及時整理，根據(jù)測溫結果，繪制混凝土時間——溫度變化曲線，提出分析意見或結論，供今后類似工程參考。

參考文獻

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[3]陳忠，王洪濤.大體積混凝土溫度裂縫產生的原因及控制措施[J].重慶電子工程職業(yè)學院學報2009年02期.

作者簡介：陳業(yè)輝（1984，10-），男，河南新蔡人，助理工程師，工學學士，研究方向：房建施工。