對大體積混凝土施工過程中問題及解決措施探討研究

王 紅

1 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因及防治措施

1.1 大體積混凝土裂縫形成的原因

大體積混凝土裂縫按其深度不同可以分為：貫穿性裂縫、深層裂縫、表面裂縫。按照裂縫的成因又可分為兩種：一種是由于荷載直接作用，混凝土超過拉應(yīng)力而形成的裂縫，也可稱為荷載裂縫和結(jié)構(gòu)性裂縫；另一種是由于變形變化而引起的裂縫，如結(jié)構(gòu)由于溫度、收縮和膨脹、不均勻沉降等因素而引起的裂縫，也稱作變形裂縫。

大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因很多主要分為兩類。一是結(jié)構(gòu)型裂縫，是由外荷載引起的，包括常規(guī)結(jié)構(gòu)計(jì)算出的主要應(yīng)力以及其他的結(jié)構(gòu)次應(yīng)力造成的受力裂縫。二是材料型裂縫，是由非受力變形變化引起的，主要是由溫度應(yīng)力和混凝土收縮引起的 。

造成大體積混凝土開裂的原因主要是溫度應(yīng)力和收縮引起的裂縫。

1.2 大體積混凝土裂縫防止措施

（1） 減小混凝土內(nèi)外溫差，降低水化熱升溫，如選用低標(biāo)號(hào)低水化熱水泥、降低水泥用量 。

（2） 降低混凝土入模溫度，如控制部分原材料的溫度、混凝土澆筑量安排夜間施工、控制混凝土運(yùn)輸和入模過程中升溫。

（3） 加強(qiáng)保溫，控制混凝土內(nèi)外溫差。

（4） 通過改善施工工藝，如合理設(shè)置施工縫位置、盡量盡量縮短澆筑間歇時(shí)間。

（5） 合理選擇混凝土配比及原料。

2 大體積混凝土施工方案及主要施工技術(shù)重難點(diǎn)

2.1 工程概況

河北海偉石化是年產(chǎn)丙烷脫氫項(xiàng)目反應(yīng)框架工程，其年產(chǎn)量為50 萬 t，其承臺(tái)采用C30現(xiàn)澆鋼筋砼，長80.8 m，寬28 m，厚2.5 m，總砼量5656 m3。在距兩頭23.5 m處設(shè)置2處1 m寬后澆帶。該基礎(chǔ)屬于大體積砼，具有體型大、鋼筋密、結(jié)構(gòu)厚、砼用量多、工程條件復(fù)雜和技術(shù)要求高等特點(diǎn)。

2.2 大體積砼病害分析

大體積混凝土產(chǎn)生裂紋的原因分析：

（1） 混凝土澆筑初期的升溫階段。由于水泥水化產(chǎn)生大量熱，混凝土外表面與大氣環(huán)境接觸，容易散熱快，溫度低，混凝土內(nèi)部散熱慢，溫度就較高，這樣形成內(nèi)外溫差，進(jìn)而產(chǎn)生應(yīng)力，由于該階段混凝土并沒有完全硬化完成，當(dāng)應(yīng)力超過其承受極限時(shí)即產(chǎn)生裂紋。

（2） 砼硬化后期的降溫階段。該階段水泥水化熱基本已釋放結(jié)束，砼從高溫逐漸降溫，產(chǎn)生冷縮。使砼內(nèi)部形成較大的拉應(yīng)力而導(dǎo)致砼開裂。

3 大體積砼溫控措施

3.1 原材料的選擇

（1） 水泥。由于混凝土在澆筑養(yǎng)護(hù)過程中會(huì)釋放出大量熱，這些熱量主要是由于水泥的水化熱產(chǎn)生的，故降低溫度就要盡量減少水泥水化熱的產(chǎn)生，應(yīng)該選用水化熱比較低的水泥。通過對比（見表1），本工程砼選用礦渣硅酸鹽水泥配制。

表1 水泥水化熱對照表 /（J/g）

通過查找資料，水泥用量減少，水化熱就越少，因此可通過適當(dāng)減少水泥用量從源頭上控制水化熱的產(chǎn)生，從而減少混凝土熱量產(chǎn)生。本工程是甲方供應(yīng)砼，提前與商品砼供應(yīng)商聯(lián)系，在保證砼強(qiáng)度的前提下，按最低水泥用量進(jìn)行配制。

（2） 骨料。粗骨料：采用連續(xù)級(jí)配的碎石，最小粒徑1 cm，最大粒徑4 cm。細(xì)骨料：選用中砂，并對砂進(jìn)行過篩，控制砂的含泥量不超過2%。

（3） 外加劑。按設(shè)計(jì)要求在砼中摻入適量的HEA高強(qiáng)抗裂減水劑 （摻量按產(chǎn)品說明書）。

（4） 混凝土配制摻合料?；炷林锌蓳饺氲牡V物參合料有粉煤灰、礦渣等。根據(jù)商品砼供應(yīng)商提供的檢測報(bào)告，在砼中摻入適量的粉煤灰，可以起到降低膠凝材料水化熱的作用。

3.2 砼的拌制和運(yùn)輸

（1） 合理安排運(yùn)輸車輛，盡量縮短砼從出罐到入模的時(shí)間，以減少水化熱的繼續(xù)升溫。

（2） 砼攪拌前對碎石先用水沖洗降溫，有條件的還應(yīng)對砼、碎石采用遮陽等措施，以降低砼的攪拌溫度。

（3） 對砼的拌合用水，采用地下水進(jìn)行攪拌。

（4） 對砼運(yùn)輸車采用加設(shè)保溫被的方法，最大限度地降低砼的入模溫度。

3.3 砼的澆筑

本工程砼采用全面、分層連續(xù)澆筑的方式。分三層進(jìn)行，每層澆筑厚度在80 cm左右?？梢约涌焱瑹崃康纳l(fā)并使砼溫度分布較均勻。上一層的砼應(yīng)在下層砼初凝前進(jìn)行澆筑，并對每層的砼采用二次振搗法進(jìn)行二次振搗，以排除砼的水分，減少孔隙，提高砼與鋼筋的握裹力，防止砼因沉落而出現(xiàn)裂縫。

3.4 循環(huán)水冷卻管道降溫

（1） 根據(jù)承臺(tái)的尺寸與承臺(tái)豎直方向距上下表面20 cm以及砼中間部位布置溫度傳感器72個(gè)，平均每10 m2在上、中、下各布置1個(gè)，以測量砼芯部及表面的溫度變化。

（2） 承臺(tái)高度為2.5 m，在承臺(tái)中間橫向布置一層冷卻管，冷卻管間距1 m，距離四周邊緣為0.5 m。

（3） 冷卻管采用直徑448 mm薄壁鋼管，接頭采用絲扣連接，每根鋼管兩端伸出砼外10 cm。在距邊緣0.5 m處用三通連接成兩個(gè)回旋形回路，設(shè)置兩個(gè)出水口和兩個(gè)進(jìn)水口。其他管口臨時(shí)用絲堵進(jìn)行封堵。冷卻管安裝完成后，經(jīng)通水試驗(yàn)確保管路不漏水，再投入使用。

（4） 在承臺(tái)外側(cè)設(shè)置1個(gè)9 m3的循環(huán)水箱或簡易水池，水箱外用壓力罐連接兩個(gè)進(jìn)水口，管道上用閥門控制進(jìn)水或停水。

（5） 砼澆筑完成后，往冷卻管注水降溫，降溫時(shí)間以砼芯部與表面溫度和表面溫度與環(huán)境溫差不大于25 ℃為準(zhǔn)。

（6） 為防止砼表面熱量散發(fā)較快，保證砼表面與環(huán)境溫度的溫差不大于25 ℃。在砼表面用塑料布和氈布進(jìn)行保溫、保濕。

（7） 砼溫度的測量。由于砼在養(yǎng)護(hù)階段溫度變化比較大，在前7天對砼每2 h測溫1次，以后每4 h測溫1次。主要控制砼中心溫度與表面溫度，表面和大氣溫差不超過25 ℃，降溫梯度一般每天不超過3 ℃。由6人分成3班輪值測溫，并做好溫度記錄，發(fā)現(xiàn)意外情況及時(shí)和技術(shù)人員聯(lián)系。

（8） 在承臺(tái)降溫達(dá)到要求后，對承臺(tái)內(nèi)的冷卻管采用壓漿封堵，所壓砂漿標(biāo)號(hào)比承臺(tái)砼標(biāo)號(hào)高一個(gè)等級(jí)。在注漿時(shí)，將每根管兩頭的臨時(shí)絲堵全部打開，因管道比較長，按順序進(jìn)行逐根壓漿。

4 結(jié)語

當(dāng)今建設(shè)事業(yè)中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)已成為建筑結(jié)構(gòu)中的主要結(jié)構(gòu)形式，只有通過加強(qiáng)對混凝土裂縫防治措施及施工技術(shù)措施，才能保證大體積混凝土結(jié)構(gòu)安全。