大体积混凝土施工裂缝控制研究

大体积混凝土施工裂缝控制研究

【摘 要】 指出了大体积混凝土从材料选用、混凝土配制、施工浇筑及养护、质量控制等各个施工环节来预防产生裂缝的措施。

【关键词】 大体积混凝土；施工；裂缝；控制

引言

控制砼温度升降和干缩是防止大体积混凝土施工时产生裂缝的关键.大体积砼在浇筑中将释放的水化热,会产生较大的温度变化和收缩作用,由此而产生的温度和收缩应力，是导致混凝土出现裂缝的主要原因。大量的混凝土构件是带裂缝工作的，只是有些裂缝很细，甚至肉眼看不见，一般对结构的使用无大的危害，可允许其存在;有些裂缝在使用荷载或外界物理、化学因素的作用下，不断产生和扩展引起砼碳化、保护层脱落、钢筋腐蚀，使砼的强度和刚度受到削弱，耐久性降低，成为结构隐患,严重时甚至发生垮塌事故。本文从材料选用、配制、搅拌与运输、施工浇筑与养护、质量控制等各个施工环节来控制大体积砼的施工裂缝。

1. 大体积砼的原材料选用

1.1 水泥

大体积混凝土的温升主要是水泥水化热引起的，1M3混凝土中的水泥用量每增减10kg,其水化热将使混凝土强度下相应升降1℃，因此为控制混凝土温升,降低温度应力,应在满足混凝土强度的前提下尽量减少水泥用量。宜选用水化热较低的水泥，如大坝水泥、

矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥、以上水泥的含碱量不大于0.6%，对重要的大体积混凝土应根据情况需要考虑水化热测定.

1.2 粗细骨料

如所周知,加大粗骨料最大粒径,调整好砂石颗粒级配、减少砂中的泥污含量，这些都是很有利于减少混凝土拌合需水量和水泥量,从而减小混凝土的干缩性和发热性；而带棱角有麻面的碎石则有利于混凝土的抗拉伸性,粗骨料岩石种类也会对混凝土的干缩性和冷缩性发生重要影响.粗骨料宜采用连续级配、线膨胀系数小、表面洁净无弱包裹层，其含泥量按质量计不应大于1％,细骨料宜采用中、粗砂，其含泥量按质量计不应大于2%，细度模数宜为2。6~2。9，严格控制颗粒级配,砂中石粉比例一般在15%～78%之间为宜。

1。3 拌合水量、水灰比及坍落度

混凝土拌合水量、水灰比、坍落度等对混凝土的干缩性、发热性产生重要影响，其中含水量的影响程度显著大于水泥量和水灰比.施工在确保混凝土浇筑均匀、振捣密实的前提下,采用较少些的拌合水量，较小的水灰比以及较小些的坍落度(14±2cm）,都是有助于减低混凝土的干缩性。

掺加具有减水，增塑，缓凝，引气的泵送剂,可以改善混凝土拌合物的流动性，粘浆性和保水性.由于其减水作用和分散作用，在降低用水量和提高强度的同时还可以降低水化热，推迟放热峰出现的时间,因而减少温度裂缝。

1。4 外加剂

外加剂对混凝土的干缩性有一定的影响；通过使用外加剂改善混凝土性能，降低水化热峰值.化学外加剂和矿物外加剂的选用应通过试验确定，以保证其品种，类型，掺量等均与水泥相适应.混凝土中掺入减水剂或引气剂能改善混凝土和易性和提高浇筑成形质量,既能提高混凝土质地的均匀性和密实性，也能提高混凝土的抗拉性和抗裂性 ，而且混凝土的水泥用量和拌合水量又可相应减少,但这需要严格控制施工质量。例如掺加减水防裂剂的混凝土在保证混凝土强度的条件下可减少15%的水泥用量，减少混凝土泌水，减少收缩变形。

其他，混凝土中掺用粉煤灰可提高混凝土抗渗性,耐久性，减少收缩，降低胶凝材料体系的水化热，提高混凝土的抗拉强度,抑制碱骨料反应;减少混凝土的泌水。(粉煤灰与水泥颗粒相当，烧失量小，含硫量和含碱量低)

如采用膨胀水泥以避免混凝土收缩变形，掺入树脂或钢纤维等以改善混凝土抗拉伸性。

2.混凝土配合比

施工应严格控制混凝土配合比,混凝土配合比应通过计算和试配确定。并进行配合比优化设计（反复试配、调整、优选、配制底热、高强、缓凝、流动性好的泵送砼配合比） 应遵循以下三个原则.

2.1 最小水泥用量原则：在混凝土掺入矿物外加剂和化学外加剂，改善混凝土性能减少混凝土用量,增加混凝土密实性。

2.2 合理水胶比原则:为保证混凝土的抗裂性能，选用适当的水胶比.

2。3 最大堆积密实度原则：尽量降低骨料空隙率，采用连续级配，使水泥用量减少，

提高混凝土质量.

3.混凝土的拌和与运输

3.1 混凝土拌和

混凝土用料避免日光暴晒以降低初始温度，混凝土采用二次投料的砂浆裹石的搅拌新工艺，可使混凝土强度提高10%左右，或在混凝土强度相同的情况下，可减小水泥用量约15％～50％。相应也提高的混凝土的抗拉强度和极限拉伸值、减少混凝土收缩。

在整个施工过程中,应注意搅拌机的搅拌速度与混凝土建筑速度的密切配合，注意随时检查与校正混凝土的坍落度,严格控制水灰比，不得任意变更配合比。

3。2 混凝土运输

混凝土运输尽量缩短运输时间，宜采用搅拌车运送.道路应平坦，以保证车辆行驶平稳。混凝土运输过程中不应发生离析、泌水和水泥浆流失现象。严禁砼在运输，浇筑过程中加水或水泥浆。

混凝土从搅和机内卸出，经输、浇筑直至振捣完毕所需的运输时间不宜超过混凝土运输时间。

4.混凝土浇筑与养护

4.1 混凝土浇筑

大体积混凝土浇筑的间温度不宜超过35℃，不应小于5℃，混凝土内外温差不应大于25℃，混凝土降温速率不宜大于3℃/d。

大体积混凝土的体表比大，体内蓄热量高，内外温差大,可能出现的温度裂缝问题也大，对此长期以来除分段分层浇筑外，最重要的是通过“低温低热\"混凝土进行裂控。夏季施工混凝土的浇筑温度可高达30~35℃,如果通过预冷材料将此降至10℃，则就等于将混凝土工程的最高温度和内外温差各降约20～25℃，能收到相当大的减免温裂效果.夏季浇筑时间尽量安排在夜间.

经验证明采用低温（温度降至10℃以下）混凝土并配合采取其他裂控措施，就不会出现温度裂缝.

混凝土拌合浇筑温度较低时，其拌合需水量较低，和易性较好，流动性较大，这有利于混凝土的浇筑均匀密实和混凝土的潜在质量，亦有利于增强混凝土的抗裂性。减少混凝土拌合水量意味着增加骨料含量,这又可减低混凝土的干缩性.“低温”对于水泥的长期水化和性能发展亦有利。

大体积混凝土面积太大，不能在下层混凝土初凝前将上层混凝土浇筑完毕时，应合理采用分段(分块）、分层施工，按适当的间隔时间依序分块浇筑，增加了散热面。通过缩短块体边长以减小基底对块体变形的约束力，减小温度和收缩应力.通过缩短块厚以便于内热散和避免蓄热太高，混凝土摊铺厚度一般为30cm。

混凝土入摸后要及时仔细振捣，做到既不漏振也不过振。振捣时。插入式振动棒移动的距离为40cm左右，插点均匀，距侧摸5~10cm.混凝土振捣密实，均匀对于保证混凝土的抗拉性或抗裂性比抗压更为重要。对浇筑后未初凝的重点部位混凝土宜进行二次振捣和

多次抹面，二次振捣可排除混凝土因泌水，在石子水平筋下部形成的空隙和水分，使混凝土因水分蒸发而引起的塑性裂缝及时得到愈合,清除混凝土内分层,改善骨料界面状态，增加混凝土的密实性,使混凝土的抗压强度提高10%～20%，从而提高混凝土的抗裂性.

在浇筑混凝土时投入不超过混凝土总体积20～30%的毛石块(粒径达15cm的大骨料）以吸收热量,并节约水泥。

大体积混凝土的最小尺寸大于3.5M时，宜在混凝土内预埋冷却水管,吸收混凝土内部的部分水化热，降低内部温差.混凝土内外温差与进水温度之差不宜大于30℃。对于混凝土的散热需要控制不能太快,以免突然冷却引发裂缝.

4。2 混凝土养护

混凝土浇筑后温度大多在2～5d内可达最大值，然后即随体表散热而逐渐降温；降温期中，弹性摸量增高，周变系数减小,混凝土收缩拉应力则有可能增大到引发裂缝的程度。混凝土散热降温通常是以表面向内部发展,表里温差愈大，尤其是温度梯度愈陡,表层较冷，混凝土在内层较热，混凝土约束下所产生的收缩拉应力亦越大,愈容易引发裂缝。混凝土初凝后应按温控技术要求及时采取保湿，保湿养护措施，使表面温度缓缓下降，以减小表里温差。混凝土养护时间不得少于14d,保湿养护措施有覆盖草袋，麻袋，充填塑料泡沫板等；保湿养护措施有喷雾，喷涂养护剂,覆盖塑料薄膜或浇水等。

养护过程中遇到高温天气，混凝土初凝前用塑料膜及时覆盖，初凝后换麻袋覆盖；构筑物竖向拆摸后用湿麻布外包塑料膜包裹，宜采用自动喷水，喷雾方式进行。遇到气温骤降的天气，或日平均气温连续5d低于5℃时的混凝土工程或施工现场环境温度低于—2℃超过2h，应采取冬期施工措施，及时加强覆盖严密保温。混凝土表面除覆盖塑料薄膜外,

上面再覆盖1～2层草袋，促使混凝土强度迅速发展。同时，加强现场监督管理，严禁现场加水，从而减免干缩裂缝的产生。

5。大体积混凝土温度监测

为确保混凝土工程质量，除合理选择施工方法外，还必须采取混凝土的温度监测,监测前应制定监测方案。温度测位的布置以真实全面地反映大体积混凝土各部位的温度为原则。温度监测可在混凝土内埋设热电偶传感器，用混凝土温度测定记录仪测温；也可在混凝土内埋设数字化温度传感器，利用计算机程序进行实时自动监测。

温度监测频度在升温和降温阶段的前5d不应少于每2h一次，以后不应少于每4h一次，当混凝土内部温度与外界气温之差连续24h小于25℃时可停止温度监测工作。

通过温度监测掌握大体积混凝土水化热高低，不同深度温度场变化，以及早期温差发展规律,以便采取有效措施控制混凝土内外温度差，有效的控制抗裂安全度.