建筑物大体积混凝土基础施工及裂缝控制探究

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　　摘要：随着城市建筑的规模体量越来越大，大体积砼在施工中日益增多，如何避免在施工过程中出现裂缝，已经显得非常重要，大体积混凝土结构主要特点就是体积大、混凝土中水泥所产生的水化热也就高，因此在混凝土中所引发的温度变化也就十分复杂，再加之结构约束、施工方案、养护方法等影响，就容易导致其产生裂缝。所以应在施工中采取针对措施进行克服。
　　关键词：大体积混凝土温度应力控制措施
　　
　　一、建筑大体积混凝土基础产生裂缝的原因分析
　　 1、温度应力导致裂缝。混凝土所产生的内部温差会引发拉伸裂缝的出现，施工浇注的初期水泥的水化热量较大，使得大体积混凝土的温度上升很快。但是因为其表面热量可以向大气中散发，因此表面温度相对低；而内部相对封闭因此散热的条件差，热量散发少温度升高，结构内外温度差异大而形成内外约束力。
　　 混凝土内外温差导致收缩裂缝，在大体积混凝土浇注后的一段时间内，水泥水化热基本完成，此时大体积混凝土的从最高温度开始下降，降温的过程会导致混凝土的收缩，此时大体积混凝土中存在的蒸发、碳化等也会导致其收缩，此时地基或者结构受到周围条件的界限约束不能自由的变形，因此导致温度应力的出现，当温度应力超过大体积混凝土抗拉强度则会导致约束面上出现向上的开裂而形成裂缝。如果温度应力足够大则可以贯穿结构。
　　 大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝，究其根本就是一个内部温度改变导致形体变形的结果。一方面大体积混凝土内外温度差距会产生应力和应变；一方面结构的约束导致其出现各个方向、点的约束力阻止温度应变。因此一旦温度应力超越了构成材料的抗拉极限，就会在表面产生裂缝。因此大体积混凝土应力的大小与水泥、水化热、浇注温度、气候、收缩变形量、当量温度等等有关，同时大体积混凝土的降温散热条件和升温速度有密切的关系，而大体积混凝土抗拉强度的提高条件与大体积混凝土本身的材料性能、施工方案、配筋方案等有关。
　　 2、水泥水化热的影响。水泥是混凝土的主要材料，其特性决定产生水化热是不可避免的，尤其是大体积混凝土，因为其界面厚度较大水化热容易集中在其中不容易散失，所以就会导致温度的升高。水泥水化热导致绝热升温，与混凝土单位体积内的水泥用量有直接的关系，也会水泥的型号相关，并随着混凝土龄期按照指数相关系数进行增长，通常10天就达到最终绝热升温，因为热量流失最高温度出现在3-5天。
　　 外界气温的变化也会影响大体积混凝土的温度变化，外界气温的改变从某种程度上看有着较为重要的影响尤其是温度变化明显的地区。大体积混凝土的内部是浇注温度即入模的温度，此种温度就是水化热的温度基础，在此基础上就可以预见大体积混凝土发热的峰值。工程实践中高温季节浇注通常会对钢筋进行预冷就是为了控制外界温度对浇注的影响。可以看出环境温度、结构散热等各种温度的叠加。
　　二、大体积混凝土裂缝的控制措施
　　 1、混凝土浇注。在大体积混凝土浇注的过程中，除了进行常规的施工工艺外，还应采取相应的针对性措施，减少混凝土的收缩提高拉伸的极限，对防止裂缝产生有较大的作用。改进混凝土的搅拌工艺主要是改善混凝土的配合比、降低水化热、提高拉伸极限有重要的意义。传统混凝土拌合工艺在混凝土的拌合过程中水分直接润湿石子表面，并向表面集中形成石子表面的水膜层。在混凝土硬化后因为水膜的存在而使得界面过渡层松散从而削弱了石子和硬化水泥浆之间的粘结，形成了混凝土最为薄弱的环节，从而对混凝土的抗压强度和其他物力学性能产生负面影响。因此在大体积混凝土拌合中可以采用二次投料的砂浆或者净浆等工艺改善此情况。这样就可以有效降低石子和水泥浆水分集中的情况，保证其硬化后界面结构紧密，试验表明可以提高混凝土强度10%左右，也提高了混凝土抗拉强度、拉伸强度等，同时也减少了7%水泥用量。
　　 2、施工工艺控制。混凝土的拌合和运输必须保证连续浇筑施工的要求并尽量降低混凝土初灌的温度，此时的措施如下：夏季气温较高的时候，对大体积混凝土拌合是应对砂石、骨料等进行必要的降温；当利用泵送的时候应对运输车辆量进行控制保证数量和运输过程中时间控制，以此保证浇筑的连续性；必要是应采用措施对骨料等进行降温处理，如拌合中加入冰块；浇筑施工时应安排时间，保证浇注在温度较低的时段进行，高温季节施工时即使在夜间施工也需要尽量减小混凝土温度回升，如尽量缩短运输时间、加快混凝土入仓并覆盖、缩短混凝土日晒的时间、运输时采取遮蔽措施等。泵送混凝土应进行管道遮蔽或者采用冷水对其进行冷却，以降低混凝土在泵送过程中的温度，最大限度的降低入模温度。
　　 3、保温与温度监控。大体积混凝土施工完成后，通常应对其表面采取保温措施，方法是采用塑料薄膜外加两至三层麻袋或草帘，塑料薄膜是为了保持砼中的水分不被蒸发，避免因浇水保养使的覆盖材料的保温效果降低。
　　 在保温的同时还应当保证对其进行温度监控，除了进行必要的水化热监控外，在混凝土浇注的过程中还应当进行浇注温度监控，在养护期间进行混凝土块体温度改变和内外温差、降温速度、环境温度监测等等。这些立体化的监控主要是为了及时反映大体积混凝土的温度变化情况，并可以及时的采用针对性的措施进行降温控制，并为工程技术人员提供完整的数据资料以方便后续的养护和维护等工作开展。另外，混凝土浇注温度系数主要是指混凝土振捣后位于混凝土表面以下50-100mm深度的温度监控对混凝土十分重要，以此监测浇注温度时应保证每个班测量两次。大体积混凝土浇筑块内外温差、降温速度、环境温度等应在前期2-4小时监测一次，后期则适当的延长间隔。
　　三、结束语
　　 大体积混凝土的基础施工中产生裂缝的原因就是因为混凝土温度应力不平衡而造成的温度、干缩应力等到大于混凝土承受的极限，所以在控制其形成裂缝的时候必须采用针对性的措施，从拌合、运输、浇注、监测等方面进行控制，从而全面降低大体积混凝土所产生的温度差距，进而降低其产生裂缝的几率。
　　
　　参考文献：
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