大體積混凝土裂縫控制措施

劉大繁

摘 要：針對大體積混凝土裂縫的定義及危害，對大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制的設(shè)計、原材料及配比、施工澆筑、以及監(jiān)測和保溫養(yǎng)護工作進行了綜和述論述，以供技術(shù)人員在處理具體問題時參考使用。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土；裂縫；控制措施

1 大體積混凝土的定義及危害

GB50496—2009《大體積混凝土施工規(guī)范》里規(guī)定：混凝土結(jié)構(gòu)物實體最小幾何尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預(yù)計會因混凝土中膠凝材料水化熱引起的溫度變化和收縮而導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土，稱為大體積混凝土。當(dāng)前工程建設(shè)中常涉及到大體積混凝土施工，如：水電工程混凝土重力壩、水運工程船閘基礎(chǔ)、高層建筑基礎(chǔ)、大跨境橋梁承臺基礎(chǔ)等。

大體積混凝土的特點是：混凝土體積大，實體最小尺寸大于1m，表面系數(shù)比較小，水泥水化熱釋放比較集中，內(nèi)部升溫速度比較快?；炷羶?nèi)外溫差較大時（超過25℃），溫度應(yīng)力易超過混凝土的抗拉強度，使混凝土產(chǎn)生裂縫，影響結(jié)構(gòu)耐久性和安全性。所以在大體積混凝土施工中應(yīng)采取必要措施減少膠凝材料產(chǎn)生的水化熱，控制并減少結(jié)構(gòu)裂縫，保證結(jié)構(gòu)正常的設(shè)計使用年限。

工程技術(shù)人員在科學(xué)試驗的基礎(chǔ)上，采用了以防為主的溫控施工技術(shù)措施，在結(jié)構(gòu)設(shè)計、混凝土原材料選擇及配合比設(shè)計、混凝土澆筑、監(jiān)測及保溫養(yǎng)護等環(huán)節(jié)采取必要的技術(shù)措施，在大體積混凝土應(yīng)用中取得了良好的實際效果。

2 設(shè)計措施

（1）大體積混凝土的強度等級宜取C20-C40，利用60d（或90d）強度作為混凝土強度評定和驗收的依據(jù)。因工程建設(shè)周期長，在保證基礎(chǔ)強度、滿足使用要求的前提下，利用混凝土后期強度的增長，可以減少水泥用量，降低混凝土澆筑體的溫升速度。

（2）應(yīng)根據(jù)所處環(huán)境選擇合理的結(jié)構(gòu)型式、構(gòu)造措施和混凝土強度等級。結(jié)構(gòu)型式應(yīng)簡單，減少應(yīng)力集中，降低基礎(chǔ)約束，轉(zhuǎn)角和孔洞處增設(shè)構(gòu)造加強筋。

（3）當(dāng)基礎(chǔ)設(shè)置于巖石地基上時，宜在混凝土墊層上設(shè)置滑動層。

（4）大體積混凝土配筋除滿足承載力和構(gòu)造要求外，還應(yīng)結(jié)合施工方法配置構(gòu)造鋼筋。配筋應(yīng)盡可能采用小直徑、小間距，全截面的配筋率不宜小于0.3%。

（5）筏式、箱式基礎(chǔ)不應(yīng)設(shè)置永久變形縫（沉降縫、伸縮縫）及豎向施工縫。可設(shè)計“后澆帶”和“跳倉法”來控制施工期間的較大溫差及收縮應(yīng)力。

3 原材料及配合比措施

（1）應(yīng)優(yōu)先采用礦渣硅酸鹽、粉煤灰硅酸鹽、復(fù)合硅酸鹽水泥或低熱硅酸鹽、低熱礦渣硅酸鹽水泥配制大體積混凝土。所用的水泥應(yīng)進行水化熱測定，水泥3d的水化熱不大于240KJ/kg，7d的水化熱不大于270KJ/kg。

（2）粗集料采用潔凈、堅固、級配良好、線膨脹系數(shù)較小的5mm～31.5mm的連續(xù)級配碎石，含泥量不大于1.0%；細集料選用細度模數(shù)不低于2.3的中砂砂，含泥量小于3.0%。

（3）摻合料及外加劑的使用。施工中常用的摻合料主要是粉煤灰，可以提高混凝土的和易性，極大改善混凝土工作性能，同時替代部分水泥，降低水化熱。粉煤灰摻加量不宜超過水泥用量的40%。外加劑應(yīng)選用緩凝高效減水劑并有適當(dāng)?shù)难a償收縮性?；炷林袚饺胨嘀亓?.0%左右的緩凝高效減水劑，工作性能有明顯的改善，控制拌和用水量（減少20%～30%拌和用水）；減水劑中的緩凝成分推遲混凝土凝結(jié)時間，延緩水泥水化熱絕對溫升。

（4）采用60d（或90d）強度作為混凝土配合比的設(shè)計依據(jù)，配合比試拌時應(yīng)對水化熱、泌水率、含氣量等控制裂縫的技術(shù)參數(shù)進行反復(fù)試驗，采用經(jīng)濟適用的配合比。水膠比不應(yīng)大于0.55，水泥用量不宜超過360kg/m3，混凝土拌合物的坍落度不低于160mm，含氣量為2%～4%，泌水率應(yīng)小于10L/m3。

4 施工控制措施

（1）大體積混凝土的模板和支架系統(tǒng)應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)進行強度、剛度、穩(wěn)定性驗算，還應(yīng)結(jié)合大體積混凝土的養(yǎng)護方法進行保溫構(gòu)造設(shè)計。模板和支架系統(tǒng)在安裝、使用或拆除過程中，必須采取防傾覆的臨時固定措施。

（2）大體積混凝土的拌制及運輸必須滿足連續(xù)澆筑、降低混凝土入模溫度的要求，并符合下列規(guī)定：①炎熱季節(jié)澆筑大體積混凝土?xí)r，混凝土拌和站應(yīng)對粗、細集料采取遮陽、沖洗降溫措施；拌合用水采用地下水或加入冰塊降溫的措施；②冬季施工，嚴(yán)格控制混凝土出罐溫度不低于10℃，入模溫度不低于5℃；③采用泵送混凝土施工時，混凝土的供應(yīng)能力不低于單位時間使用量的1.2倍。

（3）混凝土的澆筑溫度系指混凝土振搗后，位于混凝土上表面50-100mm 深處以下的溫度。澆筑溫度應(yīng)不低于5℃，不高于30℃?；炷翝仓囟鹊臏y試不少于2次/臺班。

（4）大體積混凝土的澆筑方法可用分層連續(xù)澆筑或推移式連續(xù)澆筑，不得留施工縫，并應(yīng)符合以下規(guī)定：①混凝土的澆筑厚度應(yīng)根據(jù)振搗器的作用深度及混凝土的和易性確定，整體連續(xù)澆筑時為300mm～500mm；②整體分層連續(xù)澆筑或推移式連續(xù)澆筑，盡量縮短間歇時間，必須在前層混凝土初凝之前，將上層混凝土澆筑完畢。層間間隔時間超過混凝土的初凝時間，應(yīng)按施工縫處理；③混凝土澆筑應(yīng)從低處開始。沿長邊方向自一端向另一端進行；④在混凝土澆筑過程中，為防止冷縫產(chǎn)生，上層混凝土振搗應(yīng)在下層混凝土初凝前完成，且振搗棒插人下層50mm。振搗要采取快插慢拔的原則，振搗時間不宜過長，控制在表面出浮漿且不再下沉為止。⑤混凝土應(yīng)采用二次振搗工藝，盡量多排除混凝土中的空氣，使振搗密實。

（4）大體積混凝土施工采取分層間歇澆筑混凝土?xí)r，水平施工縫的處理應(yīng)符合下列規(guī)定：①清除澆筑表面的浮漿、軟弱混凝土層及松動的石子，露出均勻粗骨料；②在上層混凝土澆筑前，應(yīng)用壓力水沖洗混凝土表面的污物，充分濕潤，但不得有積水；③低流動度混凝土澆筑前，應(yīng)對下層混凝土采取接漿措施。

（5）大體積混凝土施工可采取在混凝土內(nèi)部設(shè)置冷卻水管的降溫措施。澆筑前應(yīng)進行壓水試驗，以防管道系統(tǒng)漏水?，F(xiàn)場實測溫度，通過冷卻水管的水流循環(huán)，吸收混凝土內(nèi)部熱量，達到降溫的效果。

（6）經(jīng)設(shè)計許可，大體積少筋混凝土可采用片石混凝土，片石摻量不超過25%。應(yīng)選用潔凈、堅硬、密實、耐久好的石料，片石抗壓強度等級不應(yīng)低于混凝土強度等級的1.5倍且不低于混凝土強度等級。

（7）大體積混凝土采用后澆帶時，后澆帶的封閉時間不得少于14d。澆筑時結(jié)合處的混凝土應(yīng)鑿毛并充分濕潤，使用高一個強度等級的微膨脹混凝土。后澆帶的保濕養(yǎng)護時間不少于14d。

（8）在混凝土澆筑過程中，及時清除混凝土表面的泌水。泵送混凝土的水灰比較大，泌水現(xiàn)象較嚴(yán)重，表層混凝土?xí)?yīng)水灰比過大影響強度，表面易出現(xiàn)麻面、裂紋等缺陷。臨近初凝前，應(yīng)再次收面，使表面收縮裂縫閉合，然后覆蓋養(yǎng)護。

5 監(jiān)測及保溫養(yǎng)護控制措施

根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范要求，大體積混凝土的溫控指標(biāo)：①在入模溫度基礎(chǔ)上的溫升不大于50℃；②里表溫差不大于25℃；③降溫速度不大于2.0℃/d；④表面溫度和大氣溫差不大于20℃。為了達到這些技術(shù)要求，混凝土澆筑完成后需進行科學(xué)、細致的保溫養(yǎng)護工作。保溫養(yǎng)護是大體積混凝土施工的重要環(huán)節(jié)，主要目的是降低大體積混凝土塊體的內(nèi)外溫差；其次是延緩大體積混凝土塊體的降溫速度，提高混凝土的抗裂能力，達到防止或控制溫度裂縫的目的。

（1）大體積混凝土施工中應(yīng)監(jiān)測混凝土澆筑溫度、內(nèi)部溫度、環(huán)境溫度、冷卻水溫度等參數(shù)，同時監(jiān)控內(nèi)表溫差和降溫速度，及時調(diào)整和優(yōu)化溫控措施。

（2）專人負責(zé)保溫養(yǎng)護工作，同時做好溫度測試工作；升溫期間的環(huán)境溫度、冷卻水溫和內(nèi)部溫度應(yīng)每2h～4h監(jiān)測一次；降溫期間每天監(jiān)測2-4次。

（3）草袋、土工布、塑料薄膜可作為保溫材料覆蓋混凝土和模板，必要時可搭設(shè)擋風(fēng)保溫棚或遮陽降溫棚。保溫材料應(yīng)覆蓋嚴(yán)密，接縫處重疊覆蓋不少于300mm，邊角處采取加強保溫措施。

（4）在保溫養(yǎng)護過程中，應(yīng)采取覆蓋保濕養(yǎng)護或混凝土表面噴灑養(yǎng)護劑的措施，保持混凝土表面濕潤。保溫養(yǎng)護的持續(xù)時間，應(yīng)根據(jù)實測溫度及溫差確定，但不得少于14d，保溫覆蓋層的拆除應(yīng)分層逐步進行。

（5）標(biāo)高位于原地面以下的部位，脫模后應(yīng)及時回填土；原地面以上的部位應(yīng)及時覆蓋，不宜長期暴露在自然環(huán)境中。

6 結(jié)束語

大體積混凝土工程建設(shè)中應(yīng)用日益廣泛。在實際工程中只要嚴(yán)格按照設(shè)計文件和有關(guān)施工規(guī)范嚴(yán)格施工，可以減少大體積混凝土裂縫產(chǎn)生，保證混凝土質(zhì)量。在科學(xué)技術(shù)日新月異的今天，我們?nèi)孕鑼π虏牧?、新方法、新工藝進行認真研究、反復(fù)試驗，力求找到更多、更科學(xué)的方法，降低工程成本并保證大體積混凝土結(jié)構(gòu)的安全。

參考文獻：

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