【摘 要】本文作者結(jié)合自己的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，主要就大體積混凝土的施工技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，在此基礎(chǔ)上，分析了大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生原因，并提出了防治措施。

　　【關(guān)鍵詞】大體積混凝土，施工技術(shù)，裂縫

　　引言

　　大體積混凝土指的是最小斷面尺寸大于1 m以上，施工時必須采取相應(yīng)的技術(shù)措施妥善處理水化熱引起的混凝土內(nèi)外溫度差，合理解決溫度應(yīng)力并控制裂縫開展的混凝土結(jié)構(gòu)。其施工特點(diǎn)是：整體性要求比較高，要求連續(xù)澆筑; 構(gòu)的體量較大，澆筑混凝土后形成較大的內(nèi)外溫差和溫度應(yīng)力。大體積混凝土工程結(jié)構(gòu)較厚，體形較大、鋼筋較密，混凝土數(shù)量較多，施工條件較為復(fù)雜，施工技術(shù)要求高，必須同時滿足強(qiáng)度、剛度、整體性和耐久性要求。另外，還存在如何控制和防止溫度應(yīng)力，變形裂縫產(chǎn)生等問題。隨著大體積混凝土施工技術(shù)不斷地提高，高質(zhì)量的施工技術(shù)也成為社會發(fā)展的必然要求。因此，全面了解大體積混凝土施工技術(shù)與裂縫控制措施具有重要意義。

　　一、大體積混凝土的施工技術(shù)

　　1.1 大體積混凝土的設(shè)計構(gòu)造要求

　　(1)大體積混凝土基礎(chǔ)的工程設(shè)計除應(yīng)滿足設(shè)計規(guī)范及生產(chǎn)工藝的要求外， 宜符合下列要求：

　　①混凝土設(shè)計強(qiáng)度等級宜在C25～C40的范圍內(nèi);②配置承受溫度應(yīng)力及控制溫度裂縫開展的構(gòu)造鋼筋;③當(dāng)大體積混凝土置于巖石類地基上時，宜在混凝土墊層上設(shè)置滑動層;④設(shè)計中應(yīng)盡可能減少大體積混凝土外部約束;⑤設(shè)計單位提出溫度場和應(yīng)變的相關(guān)測試要求;⑥大塊式基礎(chǔ)及其他筏式、箱體基礎(chǔ)不宜設(shè)置永久變形縫及豎向施工縫;⑦大體積混凝土應(yīng)根據(jù)混凝土澆筑過程中溫度裂縫控制的要求設(shè)置水平施工縫。

　　(2)大體積混凝土工程施工前，應(yīng)驗(yàn)算澆筑體的溫度、溫度應(yīng)力及收縮應(yīng)力，確定施工階段升溫峰值，內(nèi)外溫差及降溫速率的控制指標(biāo)，制定溫控的技術(shù)措施。一般情況下，混凝土入模溫度絕熱溫升值最大值不超過45℃，內(nèi)外溫差不超過30℃，降溫速率為2.0℃/d。

　　(3)大體積混凝土施工前，應(yīng)掌握近期氣象情況(如高溫、寒潮等)。在冬期施工時，應(yīng)制定相應(yīng)措施。

　　(4)大體積混凝土模板宜采用鋼模板、木模板或鋼木混合模板。

　　1.2 大體積混凝土的澆注

　　(1)混凝土泵啟動后，先將泵送適量水以濕潤混凝土泵的料斗、活塞及輸送管的內(nèi)壁等直接與混凝土接觸部位。經(jīng)泵送水檢查，確認(rèn)混凝土泵和輸送管中無異物后，采用水泥漿，或 1：2的水泥砂漿，或與混凝土內(nèi)除粗骨料外的其他成分相同配合比的水泥砂漿潤滑混凝土泵和輸送管內(nèi)壁。潤滑用的水泥漿或水泥砂漿應(yīng)分散布料，不得集中澆注在一處?；炷帘盟鸵筮B續(xù)進(jìn)行，收料斗內(nèi)應(yīng)有足夠的混凝土。如必須中斷時，其中斷時間不得超過混凝土從攪拌至澆注完畢所允許的延續(xù)時間。

　　(2)大體積混凝土澆注摻入3～7cm石子，按混凝土量20%～30%摻入，采用分層分段法澆注。

　　(3)分層分段法澆注時從底層澆注，有利于混凝土水化熱的散失。澆注后進(jìn)行二次振搗，增加混凝土的密實(shí)度，從而提高混凝土抗裂性，以保證分層混凝土之間的施工質(zhì)量。

　　(4)混凝土在泵送前，必須先泵水泥純漿潤滑管道，以防止隨后泵送的混凝土在管道內(nèi)阻塞。

　　(5)泌水處理：由于大體積混凝土在澆筑和振搗過程中時泌水較多，要派專人用污水泵隨時將積水抽出。上浮的泌水和浮漿順混凝土面流到坑底，隨被向前推進(jìn)，向集水坑或后澆帶處抽排。

　　(6)表面處理：混凝土表面處理在澆筑后約2～3h左右進(jìn)行，初步按標(biāo)高用刮尺刮平，在初凝前用平板振搗器碾壓，用木模抹壓，待混凝土收水后，再二次用木抹搓平，以閉合收水裂縫，然后覆蓋塑料薄膜和草簾養(yǎng)護(hù)。

　　(7)地下室頂板的混凝土澆筑的控制按照地下室超大型長無縫混凝土的施工方案，地下室頂板的澆筑順序是，澆筑完地下一層墻板至地下室項(xiàng)板梁下口后， 進(jìn)行地下室頂板的混凝土澆筑。在頂板的澆筑過程中，主要是要控制好早期裂縫的產(chǎn)生。從混凝土收縮裂縫的形成時間看，裂縫往往發(fā)生在混凝土初凝到終凝這段時間內(nèi)。在施工方案討論過程中將頂板二次或三次搓平、抹壓，特別是初凝抹壓作為控制早期收縮裂縫的一項(xiàng)重要控制措施，這對于彌合部分早期裂縫是不可缺少的工藝。

　　1.3 大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)

　　(1)在每次混凝土澆筑完畢后，應(yīng)及時按溫控技術(shù)措施的要求進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)，并應(yīng)符合一下的規(guī)定：

　?、俦仞B(yǎng)護(hù)措施，應(yīng)使混凝上澆筑塊體的內(nèi)外溫差及降溫速度滿足溫控指標(biāo)的要求。

　?、诒仞B(yǎng)護(hù)的持續(xù)時間，應(yīng)根據(jù)溫度應(yīng)力加以控制、確定，但不得少于15d。保溫覆蓋層的拆除應(yīng)分層逐步進(jìn)行。

　?、郾仞B(yǎng)護(hù)過程中，應(yīng)保持混凝土表面的濕潤。

　　(2)混凝土澆筑后4～6h內(nèi)可能在表面上出現(xiàn)塑性裂縫，可采取二次壓光或二次澆灌層處理。

　　(3)塑料薄膜、草袋鋸末等可作為保溫材料覆蓋混凝土和模板，在寒冷季節(jié)可搭設(shè)擋風(fēng)保溫棚。覆蓋層的厚度應(yīng)根據(jù)溫控指標(biāo)的要求計算。

　　(4)在大體積混凝土施工時，可因地制宜地采用保溫性能好而又便宜的材料用作大體積混凝土的保溫養(yǎng)護(hù)中。

　　二、大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生原因分析

　　混凝土隨著溫度的變化而發(fā)生熱脹冷縮，稱為溫度變形。對于大體積混凝土施工階段來說，由于溫度變形而引起的裂縫，可稱為“初始裂縫”或“早期裂縫”。大體積混凝土施工階段所產(chǎn)生的溫度裂縫，是由其內(nèi)部矛盾發(fā)展的結(jié)果。一方面由于內(nèi)外溫差和收縮而產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變，另一方面是結(jié)構(gòu)物的外部混凝土各質(zhì)點(diǎn)間的約束阻止這種應(yīng)變，一旦溫度拉應(yīng)力超過混凝土能承受的抗拉強(qiáng)度時，即出現(xiàn)裂縫。

　　大體積混凝土由于截面大，水泥用量大，水泥水化釋放的水化熱會產(chǎn)生較大的溫度變化.由此形成的溫度應(yīng)力是導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫的主要原因。這種裂縫分兩種： ①表面裂縫：混凝土澆筑初期，水泥水化產(chǎn)生大量水化熱，使混凝土的溫度很快上升，但由于混凝土表面散熱條件好，熱量可向大氣中散發(fā)，因而溫度上升較少。而混凝土內(nèi)部由于散熱條件較差，熱量散發(fā)少，因而溫度上升較多，內(nèi)外形成溫度梯度，形成內(nèi)約束。結(jié)果混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，面層產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)該拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時，混凝土表面就產(chǎn)生裂縫。②收縮裂縫：混凝土澆筑后數(shù)天，水泥水化熱已基本釋放?；炷翉淖罡邷囟戎饾u降溫，降溫的結(jié)果引起混凝土收縮，再加上混凝土中多余的水分蒸發(fā)等引起的體積收縮變形，二者都受到地基和結(jié)構(gòu)邊界條件的約束，不能自由變形，導(dǎo)致溫度拉應(yīng)力。當(dāng)該溫度應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時則從約束面開始向上形成裂縫，如果該溫度應(yīng)力足夠大， 可能產(chǎn)生貫穿裂縫，破壞了結(jié)構(gòu)的整體性、耐久性和防水性，影響正常使用。

　　三、大體積混凝土裂縫的防治措施

　　大體積開裂主要是水化熱使混凝土溫度升高引起的，所以采用適當(dāng)措施控制混凝土溫度升高和溫度變化速度，在一定范圍內(nèi)，就可避免出現(xiàn)裂縫。這些措施包含了混凝土施工的全過程包括選擇混凝土組成材料、施工安排、澆筑前后降低混凝土的措施和養(yǎng)護(hù)保溫等。

　　3.1 混凝土各種原材料的選擇

　　水泥的選擇：理論研究表明大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因就是水泥水化過程中釋放了大量的熱量。因此在大體積混凝土施工中應(yīng)盡量使用低熱或者中熱的礦渣硅酸鹽水泥、火山灰水泥，并盡量降低混凝土中的水泥用量。以降低混凝土的溫升，提高混凝土硬化后的體積穩(wěn)定性。為保證減少水泥用量后混凝土的強(qiáng)度和坍落度不受損失，可適度增加活性細(xì)摻料替代水泥。

　　骨料的選擇：在選擇粗骨料時，可根據(jù)施工條件，盡量選用粒徑較大、質(zhì)量優(yōu)良、級配良好的石子，這樣既可以減少用水量，也可以相應(yīng)減少水泥用量，還可以減小混凝土的收縮和泌水現(xiàn)象。在選擇細(xì)骨料時，采用平均粒徑較大的中粗砂，從而降低混凝土的干縮，減少水化熱量。對混凝土的裂縫控制有重要作用。

　　摻加外加料和外加劑：摻加適量粉煤灰，可減少水泥用量，從而達(dá)到降低水化熱的目的。但摻量不能大于30%。摻加適量的減水劑，它可有效地增加混凝土的流動性，且能提高水泥水化率，增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度，從而可降低水化熱，同時可明顯延緩水化熱釋放速度。

　　3.2 合理安排施工對策

　　要精心設(shè)計混凝土配合比。在保證混凝土具有良好工作性的情況下，應(yīng)盡可能地降低混凝土的單位用水量。采用“三低(低砂率、低坍落度、低水膠比) 、二摻(摻高效減水劑和離眭能引氣劑)、和一高(高粉煤灰摻量)”的設(shè)計準(zhǔn)則，生產(chǎn)出高強(qiáng)、高韌性、中彈、低熱和高極拉值的抗裂混凝土。

　　增配構(gòu)造筋提高抗裂性能。配筋應(yīng)采用小直徑、小間距。避免結(jié)構(gòu)突變產(chǎn)生應(yīng)力集中，在易產(chǎn)生應(yīng)力集中的薄弱環(huán)節(jié)采取加強(qiáng)措施。

　　3.3 施工控制措施

　　控制混凝土入模溫度：入模溫度的高低與出機(jī)溫度密切相關(guān)。另外還與運(yùn)輸工具、運(yùn)距、轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)、施工氣候等有關(guān)。在溫度較高的情況下進(jìn)行施工，可以在施工現(xiàn)場對堆在露天的砂石用布覆蓋以減少陽光對其的輻射，同時對澆筑前的砂石用冷水降溫，在攪拌過程中向混凝土中添加冰水。如果是在冬季進(jìn)行施工，因?yàn)橐乐乖缙诨炷帘粌鰡栴}，所以要求混凝土澆筑時應(yīng)該具有較高的澆筑溫度。在澆筑混凝土以前還應(yīng)該對基礎(chǔ)及新混凝土接觸的冷壁用蒸汽預(yù)熱，對原材 料應(yīng)視氣溫高低進(jìn)行加熱。

　　嚴(yán)格控制混凝土的澆筑速度：一次澆注的混凝土不可過高、過厚，要保證混凝土溫度均勻上升。保證振搗密實(shí)，嚴(yán)格控制振搗時間，移動距離和插入深度，嚴(yán)防漏振及過振。

　　表面隔熱保護(hù)：大體積混凝土的溫度裂縫主要是由內(nèi)外溫差過大引起的?；炷翝仓螅捎趦?nèi)部較表面散熱快，因此會形成內(nèi)外溫差，表面收縮受內(nèi)部約束產(chǎn)生拉應(yīng)力，但是這種拉應(yīng)力通常很小，不至于超過混凝土的抗拉強(qiáng)度而產(chǎn)生裂縫。但是如果此時受到冷空氣的襲擊，或者過分通風(fēng)散熱，使表面溫度降溫過大就很容易導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。所以在混凝土在拆模后，特別是低溫季節(jié)。在拆模后立即采取表面保護(hù)，防止表面降溫過大，引起裂縫。另外，當(dāng)日平均氣溫在2—3d內(nèi)連續(xù)下降不小于6～8℃時，28d齡期內(nèi)混凝土表面必須進(jìn)行表面保護(hù)。

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