大体积混凝土施工技术与管理措施研究

　　【摘 要】本文作者结合自己的实际经验，主要就大体积混凝土的施工技术进行了详细的分析，在此基础上，分析了大体积混凝土温度裂缝产生原因，并提出了防治措施。

　　【关键词】大体积混凝土，施工技术，裂缝

　　引言

　　大体积混凝土指的是最小断面尺寸大于1 m以上，施工时必须采取相应的技术措施妥善处理水化热引起的混凝土内外温度差，合理解决温度应力并控制裂缝开展的混凝土结构。其施工特点是：整体性要求比较高，要求连续浇筑; 构的体量较大，浇筑混凝土后形成较大的内外温差和温度应力。大体积混凝土工程结构较厚，体形较大、钢筋较密，混凝土数量较多，施工条件较为复杂，施工技术要求高，必须同时满足强度、刚度、整体性和耐久性要求。另外，还存在如何控制和防止温度应力，变形裂缝产生等问题。随着大体积混凝土施工技术不断地提高，高质量的施工技术也成为社会发展的必然要求。因此，全面了解大体积混凝土施工技术与裂缝控制措施具有重要意义。

　　一、大体积混凝土的施工技术

　　1.1 大体积混凝土的设计构造要求

　　(1)大体积混凝土基础的工程设计除应满足设计规范及生产工艺的要求外， 宜符合下列要求：

　　①混凝土设计强度等级宜在C25～C40的范围内;②配置承受温度应力及控制温度裂缝开展的构造钢筋;③当大体积混凝土置于岩石类地基上时，宜在混凝土垫层上设置滑动层;④设计中应尽可能减少大体积混凝土外部约束;⑤设计单位提出温度场和应变的相关测试要求;⑥大块式基础及其他筏式、箱体基础不宜设置永久变形缝及竖向施工缝;⑦大体积混凝土应根据混凝土浇筑过程中温度裂缝控制的要求设置水平施工缝。

　　(2)大体积混凝土工程施工前，应验算浇筑体的温度、温度应力及收缩应力，确定施工阶段升温峰值，内外温差及降温速率的控制指标，制定温控的技术措施。一般情况下，混凝土入模温度绝热温升值最大值不超过45℃，内外温差不超过30℃，降温速率为2.0℃/d。

　　(3)大体积混凝土施工前，应掌握近期气象情况(如高温、寒潮等)。在冬期施工时，应制定相应措施。

　　(4)大体积混凝土模板宜采用钢模板、木模板或钢木混合模板。

　　1.2 大体积混凝土的浇注

　　(1)混凝土泵启动后，先将泵送适量水以湿润混凝土泵的料斗、活塞及输送管的内壁等直接与混凝土接触部位。经泵送水检查，确认混凝土泵和输送管中无异物后，采用水泥浆，或 1：2的水泥砂浆，或与混凝土内除粗骨料外的其他成分相同配合比的水泥砂浆润滑混凝土泵和输送管内壁。润滑用的水泥浆或水泥砂浆应分散布料，不得集中浇注在一处。混凝土泵送要求连续进行，收料斗内应有足够的混凝土。如必须中断时，其中断时间不得超过混凝土从搅拌至浇注完毕所允许的延续时间。

　　(2)大体积混凝土浇注掺入3～7cm石子，按混凝土量20%～30%掺入，采用分层分段法浇注。

　　(3)分层分段法浇注时从底层浇注，有利于混凝土水化热的散失。浇注后进行二次振捣，增加混凝土的密实度，从而提高混凝土抗裂性，以保证分层混凝土之间的施工质量。

　　(4)混凝土在泵送前，必须先泵水泥纯浆润滑管道，以防止随后泵送的混凝土在管道内阻塞。

　　(5)泌水处理：由于大体积混凝土在浇筑和振捣过程中时泌水较多，要派专人用污水泵随时将积水抽出。上浮的泌水和浮浆顺混凝土面流到坑底，随被向前推进，向集水坑或后浇带处抽排。

　　(6)表面处理：混凝土表面处理在浇筑后约2～3h左右进行，初步按标高用刮尺刮平，在初凝前用平板振捣器碾压，用木模抹压，待混凝土收水后，再二次用木抹搓平，以闭合收水裂缝，然后覆盖塑料薄膜和草帘养护。

　　(7)地下室顶板的混凝土浇筑的控制按照地下室超大型长无缝混凝土的施工方案，地下室顶板的浇筑顺序是，浇筑完地下一层墙板至地下室项板梁下口后， 进行地下室顶板的混凝土浇筑。在顶板的浇筑过程中，主要是要控制好早期裂缝的产生。从混凝土收缩裂缝的形成时间看，裂缝往往发生在混凝土初凝到终凝这段时间内。在施工方案讨论过程中将顶板二次或三次搓平、抹压，特别是初凝抹压作为控制早期收缩裂缝的一项重要控制措施，这对于弥合部分早期裂缝是不可缺少的工艺。

　　1.3 大体积混凝土的养护

　　(1)在每次混凝土浇筑完毕后，应及时按温控技术措施的要求进行保温养护，并应符合一下的规定：

　　①保温养护措施，应使混凝上浇筑块体的内外温差及降温速度满足温控指标的要求。

　　②保温养护的持续时间，应根据温度应力加以控制、确定，但不得少于15d。保温覆盖层的拆除应分层逐步进行。

　　③保温养护过程中，应保持混凝土表面的湿润。

　　(2)混凝土浇筑后4～6h内可能在表面上出现塑性裂缝，可采取二次压光或二次浇灌层处理。

　　(3)塑料薄膜、草袋锯末等可作为保温材料覆盖混凝土和模板，在寒冷季节可搭设挡风保温棚。覆盖层的厚度应根据温控指标的要求计算。

　　(4)在大体积混凝土施工时，可因地制宜地采用保温性能好而又便宜的材料用作大体积混凝土的保温养护中。

　　二、大体积混凝土温度裂缝产生原因分析

　　混凝土随着温度的变化而发生热胀冷缩，称为温度变形。对于大体积混凝土施工阶段来说，由于温度变形而引起的裂缝，可称为“初始裂缝”或“早期裂缝”。大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝，是由其内部矛盾发展的结果。一方面由于内外温差和收缩而产生应力和应变，另一方面是结构物的外部混凝土各质点间的约束阻止这种应变，一旦温度拉应力超过混凝土能承受的抗拉强度时，即出现裂缝。

　　大体积混凝土由于截面大，水泥用量大，水泥水化释放的水化热会产生较大的温度变化.由此形成的温度应力是导致产生裂缝的主要原因。这种裂缝分两种： ①表面裂缝：混凝土浇筑初期，水泥水化产生大量水化热，使混凝土的温度很快上升，但由于混凝土表面散热条件好，热量可向大气中散发，因而温度上升较少。而混凝土内部由于散热条件较差，热量散发少，因而温度上升较多，内外形成温度梯度，形成内约束。结果混凝土内部产生压应力，面层产生拉应力，当该拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土表面就产生裂缝。②收缩裂缝：混凝土浇筑后数天，水泥水化热已基本释放。混凝土从最高温度逐渐降温，降温的结果引起混凝土收缩，再加上混凝土中多余的水分蒸发等引起的体积收缩变形，二者都受到地基和结构边界条件的约束，不能自由变形，导致温度拉应力。当该温度应力超过混凝土抗拉强度时则从约束面开始向上形成裂缝，如果该温度应力足够大， 可能产生贯穿裂缝，破坏了结构的整体性、耐久性和防水性，影响正常使用。

　　三、大体积混凝土裂缝的防治措施

　　大体积开裂主要是水化热使混凝土温度升高引起的，所以采用适当措施控制混凝土温度升高和温度变化速度，在一定范围内，就可避免出现裂缝。这些措施包含了混凝土施工的全过程包括选择混凝土组成材料、施工安排、浇筑前后降低混凝土的措施和养护保温等。

　　3.1 混凝土各种原材料的选择

　　水泥的选择：理论研究表明大体积混凝土产生裂缝的主要原因就是水泥水化过程中释放了大量的热量。因此在大体积混凝土施工中应尽量使用低热或者中热的矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥，并尽量降低混凝土中的水泥用量。以降低混凝土的温升，提高混凝土硬化后的体积稳定性。为保证减少水泥用量后混凝土的强度和坍落度不受损失，可适度增加活性细掺料替代水泥。

　　骨料的选择：在选择粗骨料时，可根据施工条件，尽量选用粒径较大、质量优良、级配良好的石子，这样既可以减少用水量，也可以相应减少水泥用量，还可以减小混凝土的收缩和泌水现象。在选择细骨料时，采用平均粒径较大的中粗砂，从而降低混凝土的干缩，减少水化热量。对混凝土的裂缝控制有重要作用。

　　掺加外加料和外加剂：掺加适量粉煤灰，可减少水泥用量，从而达到降低水化热的目的。但掺量不能大于30%。掺加适量的减水剂，它可有效地增加混凝土的流动性，且能提高水泥水化率，增强混凝土的强度，从而可降低水化热，同时可明显延缓水化热释放速度。

　　3.2 合理安排施工对策

　　要精心设计混凝土配合比。在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能地降低混凝土的单位用水量。采用“三低(低砂率、低坍落度、低水胶比) 、二掺(掺高效减水剂和离眭能引气剂)、和一高(高粉煤灰掺量)”的设计准则，生产出高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值的抗裂混凝土。

　　增配构造筋提高抗裂性能。配筋应采用小直径、小间距。避免结构突变产生应力集中，在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。

　　3.3 施工控制措施

　　控制混凝土入模温度：入模温度的高低与出机温度密切相关。另外还与运输工具、运距、转运次数、施工气候等有关。在温度较高的情况下进行施工，可以在施工现场对堆在露天的砂石用布覆盖以减少阳光对其的辐射，同时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。如果是在冬季进行施工，因为要防止早期混凝土被冻问题，所以要求混凝土浇筑时应该具有较高的浇筑温度。在浇筑混凝土以前还应该对基础及新混凝土接触的冷壁用蒸汽预热，对原材 料应视气温高低进行加热。

　　严格控制混凝土的浇筑速度：一次浇注的混凝土不可过高、过厚，要保证混凝土温度均匀上升。保证振捣密实，严格控制振捣时间，移动距离和插入深度，严防漏振及过振。

　　表面隔热保护：大体积混凝土的温度裂缝主要是由内外温差过大引起的。混凝土浇筑后，由于内部较表面散热快，因此会形成内外温差，表面收缩受内部约束产生拉应力，但是这种拉应力通常很小，不至于超过混凝土的抗拉强度而产生裂缝。但是如果此时受到冷空气的袭击，或者过分通风散热，使表面温度降温过大就很容易导致裂缝的产生。所以在混凝土在拆模后，特别是低温季节。在拆模后立即采取表面保护，防止表面降温过大，引起裂缝。另外，当日平均气温在2—3d内连续下降不小于6～8℃时，28d龄期内混凝土表面必须进行表面保护。

　　参考文献

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　　[4]高安平.大体积混凝土基础承台温度裂缝【J】.控制福建建材，2006(3).

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