浅谈大体积混凝土裂缝的控制

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　　【摘要】混凝土裂缝是一个在工程施工中普遍存在的问题，特别在大体积混凝土施工中经常出现。本文结合邯郸钢铁总厂中板改造工程基础混凝土工程和郑州热电厂输煤系统圆煤仓工程承台混凝土工程的具体特点，通过采取相应的技术和组织措施,有效地降低泵送大体积混凝土内部的最高升温,严格控制了混凝土内外温差，基本消除了混凝土裂缝现象，取得良好的效果。
　　【关键词】大体积混凝土裂缝控制温差
　　
　　一、概述
　　混凝土结构在施工过程中出现不同程度、不同形式的裂缝,这是一个较为普遍的现象。根据国内外的调查资料显示，结构物的裂缝属于变形变化(温度、湿度、地基变形)引起的约占80％，属于荷载引起的约占20％。而大体积混凝土工程施工过程中混凝土裂缝的出现则更为明显，这主要是由于水泥水化热引起混凝土浇筑内部温度和温度应力剧烈变化,从而导致混凝土出现裂缝。因此，控制混凝土浇筑块体因水化热引起的温升、混凝土浇筑块体的内外温差及降温速度，防止混凝土出现有害的温度裂缝是大体积混凝土施工技术中的关键问题。为此，要从材料的选择、混凝土的生产、运输、浇灌、养护及施工过程中混凝土浇筑内部温度和温度应力的监测等环节，采取技术措施进行周密的策划和准备，才能保证大体积混凝土的施工质量。
　　二、大体积混凝土裂缝控制的具体措施
　　⑴、设计措施
　　①精心设计混凝土配合比。在保证混凝土具有良好工作性能的情况下，应尽可能地降低混凝土的单位用水量，采用“三低(低砂率、低坍落度、低水灰比)、二掺(掺高效减水剂和高性能引气剂)、一高(高粉煤灰掺量)”的设计准则，生产出高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值的抗裂混凝土。
　　②配置适当的构造筋以提高钢筋混凝土的抗裂性能。
　　③避免结构出现应力集中部位，在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。
　　④在易裂的边缘部位设置暗梁，提高该部位的配筋率，提高混凝土的极限拉伸。
　　⑤在结构设计中，应充分考虑施工时的气候特征，合理设置后浇带，保留时间宜不小于60d。
　　⑵、施工措施
　　①严格控制混凝土原材料质量标准。选用中低水化热水泥；选用强度高、粒径5～25mm、连续级配好、含泥量不大于0.8%和不带杂物的优质碎石；选用中粗砂，细度模数2.5～3.4，含泥量不大于1.5%，不得含有杂物；选用符合建设部JG63－89标准规定的混凝土搅拌用水；外加剂选用质量优的大厂家产品。
　　②细致分析混凝土集料的配比，控制混凝土的水灰比，减少混凝土的坍落度，合理掺加外加剂。所用各种材料必须经过称计量，所用计量装置必须定时校验，必须经常测定碎石、砂含水率并及时调整配合比。
　　③采用综合措施，控制混凝土入模温度。如：Ⅰ采用冰水配制混凝土；Ⅱ粗细骨料均搭设遮阳棚，避免日光曝晒；Ⅲ选用低水化热的普硅水泥，并利用掺合料减少水泥单方用量。
　　④加强混凝土浇筑过程中的振捣，采用两次振捣技术提高密实度。
　　⑤混凝土尽可能晚拆模，拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上，混凝土的现场试块强度不低于C15。
　　⑥根据工程的具体特点可采用UEA补偿收缩混凝土技术。
　　⑦严格用测温手段掌握温度变化，随时监控内部温度与表面温度，以及表面温度与环境温度之差不超过25℃，如发生异常立即采取措施。
　　三、大体积混凝土裂缝控制措施工程应用
　　⑴、邯郸钢铁总厂中板改造工程建筑面积为15125.65m2，主要设备基础、油库液压站、机前机后辊道基础、旋流沉渣池等均设在较深的地下，埋置深度-12.510～-21.500m。基础顶面标高不一，底板薄厚相差较大，最薄处1.20m，最厚处为5.68m。基础内埋设20个不同标高的地脚螺栓334个。混凝土强度等级C25，抗渗S6、S8，混凝土总量为15260m3。
　　⑵、郑州热电厂(2×200MW机组)输煤系统圆煤仓工程系由五个钢筋混凝土圆筒仓组成，其承台尺寸为24.00m×23.95m×2.50m，底面表高为-6.000m，顶面表高为-3.500m。混凝土强度等级C25，混凝土总量为6734m3。
　　两工程混凝土结构断面最小尺寸均在1000mm以上，同时水化热引起的混凝土内最高温度与外界温度之差预计将超过25℃，均属于大体积混凝土。在施工中必须采取技术措施，限制由于水化热而引起的混凝土的体积变化，防止混凝土裂缝。
　　根据施工条件和大体积混凝土施工要求，采取了中低水化热水泥，掺用了粉煤灰和减水剂，因而降低了混凝土中的水化热。
　　施工方案为利于大体积混凝土早期散热，对厚混凝土进行相对较长的分层施工。每层约900mm～1000mm深(每层内仍须做到斜面分层)，待每层达到预定高度后略做停歇，约2～3h后混凝土完成相当部分早期沉缩及散发了大量的早期水化热后再浇筑下一层混凝土。两层混凝土之间需进行二次振捣(二次振捣时间应在下层混凝土初凝前)，增强了混凝土上下曾的结合力和极限拉伸能力，确保了大体积混凝土施工质量。
　　根据不同的施工环境和气候变化情况，采取了相应的养护措施，以控制混凝土中心温度与表面温度之差，减少了混凝土裂缝的可能性。养护措施有：①采取双层麻袋或棉被覆盖并浇水养护，由专人负责。覆盖工作于混凝土终凝后进行，维持5d湿润覆盖状态（视测温结果而定）。②由于大体积泵送混凝土表面水泥浆比较厚，故浇筑结束后须在初凝前用铁滚筒碾压数遍，打磨压实，以闭合混凝土的收缩裂缝。③在基础上部砌筑200mm高挡水檐，内抹砂浆后进行蓄水养护，初期蓄水时应避免直接冲刷强度仍很低的混凝土面层。为使温度变化始终处于受控状态，每次进行测温记录时还须测量测温点处的水温，如水温与混凝土表面温差在20℃以上时，测温人员应及时将测温结果反馈于项目工程部，由项目部对蓄水进行应急措施---在蓄水池中掺加热水来提高蓄水池水温；用电热水器对水进行加温等措施。
　　混凝土中心最高温度实测为42.8～45.9℃。在施工中，由于采用了有效的技术措施和合理的施工方法，使温差得到了控制，实际温差为14.6～15.9℃，防止了混凝土的裂缝，提高了混凝土的抗渗性能，保证了大体积混凝土的施工质量。
　　四、结束语
　　⑴、采用内散外蓄综合养护措施，可有效降低混凝土的温升值，且可大大缩短养护周期，对于超厚大体积混凝土施工尤其适用。
　　⑵、对于较厚承台设计时，可在承台中间设置了水平抗缩钢筋网片。采用“水平分层间隙”施工方法，分两层进行浇筑，间隙时间7d以上。抗缩钢筋网设置在下层混凝土的上表面。在工期允许的情况下，这种施工方法可降低内部最高温升，并可减少人力、材料及机械设备的投入。
　　⑶、承台混凝土分层浇筑时,下层混凝土的表面可设置棋盘式高低块(高差约50mm)，形成上下连接的键块，并将抗缩钢筋网支撑钢筋伸出浇筑面20cm以上。在混凝土终凝前用钢丝刷拉毛表面水泥膜层处理水平施工缝，再清扫冲洗干净，这样可加强上下层混凝土的连接，提高抗剪能力。
　　⑷、大体积混凝土宜采用泵送工艺，故必须保证混凝土的连续供应及提高混凝土的可泵性。
　　⑸、由于大体积混凝土承台需连续浇筑，故浇筑现场须设防雨棚和防风棚，并在基坑四周设置盲沟和集水井。
　　
　　参考文献：
　　1、《混凝土结构设计规范》 GB50010-2002
　　2、《大体积混凝土施工规范》 GB50496-2009
　　3、《粉煤灰混凝土应用技术规程》 GBJ146-90
　　4、《混凝土施工中的裂缝控制》 山西水利科技
　　
　　

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