大体积混凝土施工的裂缝控制

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　　友谊水库除险加固工程是河北省重点工程之一，主体工程溢洪道为大体积混凝土结构。混凝土浇筑工程量为34000m3。该地区属寒温带大陆性半干旱季风气候，全年早晚气温变化较大。极端最低气温-28。C，极端最高气温39。C，早晚温差20。C。多年平均无霜期120天，最大冻土深度140cm，混凝土所处环境及其恶劣。故设计抗冻、抗渗标准较高，从而对施工质量提出了很高的要求。在施工中我们采取了综合施工技术控制施工质量，重点掌握大体积混凝土水化热大小以及混凝土不同深度温度场的升降变化规律，随时监测混凝土内部和外部的温度变化情况，有的放失地采取相应的技术措施，从而防止表面和贯穿裂缝的发生，保证了大体积混凝土的施工质量。
　　1 大体积混凝土的温度裂缝成因探究
　　1.1 表面裂缝――产生在混凝土升温阶段。大体积混凝土在硬化期间的水泥水化过程，会释放大量的水火热，使混凝土中心产生很高的温度，而混凝土表面和边界受气温影响，温度较低，这样形成较大的内外温差，使混凝土内部产生压应力，表明产生拉应力，当温度超过一定的限度，其所产生的温度应力极易使新浇筑的混凝土产生裂缝。
　　1.2 收缩裂缝――产生在混凝土降温阶段。当混凝土降温时，混凝土由于逐渐散热而产生收缩，再加上混凝土硬化过程中，由于混凝土内部拌和水的水化和蒸发，以及胶质体的胶凝等作用，促进了混凝土的收缩。这两种收缩在进行时由于受到基底及结构体的约束，以致产生较大的收缩应力，当这种收缩应力超过一定的极限，其所产生的温度应力就会在新浇筑混凝土基础中产生收缩裂缝。这种收缩裂缝有时会贯穿混凝土基础全断面，成为结构性裂缝。
　　2 大体积混凝土裂缝控制技术措施
　　由以上分析，大体积混凝土引起裂缝的主要原因是水泥水化热的大量积聚，使混凝土出现早期升温和后期降温现象形成内外温差造成，为此在友谊水库工程大体积混凝土施工中采用下列主要措施来降低水化热。
　　2.1 配合比和原材料的控制
　　○1配合比设计，即要保证混凝土的强度满足设计要求，又要尽量减少水泥用量，降低水火热，以防混凝土产生裂缝。
　　○2水泥，选用水化热较低的水泥品种，本工程选用425#矿渣硅酸盐水泥。
　　○3粗骨料选用三级配经筛分冲洗的天然砾料，即可在相同配合比的情况下减少每立方米的用水量和水泥用量。
　　○4采用级配良好、细度模数大于2.5的中砂。砂石骨料经过筛分冲洗其含泥量小于1%，以免增加混凝土的收缩及降低混凝土的抗拉强度。
　　○5掺加粉煤灰和减水剂，减少每立方米的用水量和水泥用量。
　　○6充分利用混凝土的后期强度，减少每立方米混凝土的水泥用量。
　　2.2 混凝土出机温度的控制
　　混凝土拌和料中，影响混凝土出机温度的主要因素是砂、石和水的温度。为了进一步降低混凝土料的出机温度，我们采取的主要措施是抽取水库深层水拌和，对砂、石料场搭设凉棚，并向骨料喷洒水库深层水。
　　2.3 混凝土入仓温度的控制
　　混凝土浇筑过程中，前台和后台加强联系，统一指挥，尽量减少混凝土在运输过程中的停滞时间，有效降低混凝土的入仓温度。
　　3 大体积混凝土的施工措施
　　3.1混凝土采用配料机配料，强制式拌和机现场拌和，皮带机运输，串斗直接入仓。
　　3.2 混凝土浇筑采用分层浇筑簿层下料（每层30cm）循序推进的斜面浇筑方法，以缩小混凝土暴露面积。
　　3.3 混凝土振捣时，除控制每层的浇筑厚度及振捣后的坡度外，还应组织好振捣的走向，保证混凝土振捣密实，防止过振和漏振。
　　3.4 混凝土初凝前1~2小时，先用长刮尺按标高刮平，然后用抹光机抹压两遍，赶去表面泌水，提高密实度，闭合混凝土早期收缩裂缝。
　　3.5 混凝土浇筑如条件许可，尽量在春秋和夜间浇筑，避免阳光暴晒降低入仓温度。
　　4 大体积混凝土的养护措施
　　本工程采用混凝土浇筑后10~12小时之后在其表面覆盖一层塑料簿膜和两层草袋，每2小时浇水一次。
　　5 控制大体积混凝土的降温速度
　　本工程混凝土强度等级较高，同时具有抗冻，抗渗要求，水泥用量较大，水化热产生的温度较高，若降温太快，混凝土徐变性质将得不到发挥，没有应力松弛效应，结构容易呈弹性脆裂。因此缓慢降温能大量减少混凝土内拉应力，有效地减少裂缝。再者在缓慢降温的同时，亦延长了湿养护的时间，使混凝土内部水分不急剧蒸发，减少了混凝土的收缩。
　　6 大体积混凝土施工时的温度监控
　　为及时掌握混凝土内部的温度变化，便于调整降温措施，该工程对大体积混凝土进行了温度监控。
　　○!测温方法。采用简易测温法，即在混凝土中予埋钢管，用酒精温度计测温。钢管用直径48mm脚手架管，底口焊铁板。上口高出混凝土面100mm，内放30~50mm高水，用木塞封口。
　　○2测温点布置。必须具有代表性，能全面反映大体积混凝土各部位的温度，从高度断面考虑应包括底面、中心、和上表，从平面考虑应包括中部和边角区。
　　○3温度监控。测温从混凝土浇筑后12小时开始，升温阶段每2小时测温一次，降温阶段每4小时测温一次，7天后每天测一次，测温14天。
　　7保温保湿措施
　　大体积混凝土由于硬化期间所释放的大量水化热聚集在大体积混凝土的中心部位，使中心部位的温度急剧上升，与上表面温度形成较大温差，这就会使混凝土产生温度裂缝。因此必须对大体积混凝土采取一定的保温措施，使温度控制在限度以内。友谊水库工程大体积混凝土采用的保温保湿措施是在塑料簿膜上加盖两层草袋。通过监控测温结果及大体积混凝土养护结束后未发现结构性裂缝，表明这种措施是有效的。
　　8 对于控制和防止大体积混凝土裂缝的初浅认识
　　通过以上技术措施和严密的监控，友谊水库除险加固工程大体积混凝土施工取得了圆满成功，创历年来河北水利工程施工优质前列。无论从溢洪道闸室段，还是到泄槽底板、导墙和挑坎，均未出现任何影响混凝土质量的问题。总结经验，我们可以这样说，只要我们严格控制大体积混凝土的水泥用量，选用低水化热水泥，掺和合适的混合材料和外加剂，优化混凝土配合比，提高混凝土搅拌、运输质量，合理选择浇筑时间，完善浇筑工艺，提高浇筑、振捣和平仓等操作质量以及加强养护工作，以提高混凝土浇筑全过程的施工工艺水平来提高混凝土的抗裂能力。这样，在常规施工条件下亦完全能控制和防止大体积混凝土的裂缝。

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