大体积混凝土开裂的预防
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摘要：介绍预防大体积混凝土施工开裂措施及根据试验进行现场施工指导的具体方法。
关键词：大体积混凝土；开裂控制；措施
大体积混凝土由于结构尺寸大，水泥水化热引起的混凝土体内温度升高，热量不易及时散发而形成较大的温度差异，较大的温度变化和差异引起混凝土体积的变化，由于混凝土各部位不同程度地受到约束，不能自由伸缩，当温度变形产生的拉应力大于混凝土抗拉强度时，便产生了裂缝，在建筑施工中一般认为水泥水化热引起的温升为20℃～40℃(也可能高达60℃)。混凝土内部的最高温度(浇筑温度、水化热的绝热温度、结构物散热温降等各种温度叠JJD)多发生在混凝土浇筑后的最初3～5d，峰值为60℃～65℃，有的甚至高达80℃。因此大体积混凝土施工时，采取有效措施防止混凝土开裂就显得尤为重要了。
混凝土开裂的主要原因是由内外温差引起的，所以如何平衡温差就成了解决混凝土开裂的主要焦点。平衡温度有以下两种方法。
l 及时排走由于混凝土水化热产生的热量使内部的温度降低
(1)严格控制原材料质量。①尽量用425 低热矿渣硅酸盐水泥。其矿物成份：主体矿物 S(水化热485．7J／g)含量较高(58 )，水化热低的矿物C4AF含量较高(15 )，水化热高的矿物C3A(874．5J／g)含量甚低(4 )，综合表明为早期、后期强度高，水化热低，3d、7d水化热分别为195kJ／kg、225kJ／kg，安定性合格，碱含量NazO+KzO<0．6 (防止碱骨料反应)，储运时间不超过3个月。②细骨料(砂)。细度模量2．6左右，中砂含泥量<2 (越小越好)，SO3含量<1 ，不得含有粘土团粒。③粗骨料。重矿渣块f >60MPa，不得混入煅烧白云石、方镁石、石灰块粒等有害杂质。不得含有蛋白石、凝灰岩及一切含有活性的二氧化硅的岩石骨料。尽量扩大粗骨料料径。最大可达5cm，有利于降低水灰比，稳定体积。
按表1绘制G或K级配曲线，搞好砂、石料级配工
(2)使用掺合料粉煤灰。细度0．08mm，筛余>2O ，烧失量<8 9／6，SO3含量<3 ，用量~100kg／m。。使用粉煤灰目的一是减少水泥用量(但水泥用量不得小于300kg／m。)，改善混凝土和易性，减少水化热；二是充分利用其潜在活性，通过与水泥水化产生的Ca(OH)。反应形成XCaO•YSiO。•NH。O水化物，提高后期强度；三是降低成本。但其用量过大，由于微观空心球结构含水量比大，影响混凝土抗冻性，所以必须限量使用。特别是对抗冻性要求高的最好不用。
(3)控制水灰比和搅拌时间。虽然水灰比大有利于吸收水化热，但水灰比太大，由于混凝土的失水收缩性也会容易使混凝土出现收缩裂缝。所以水灰~LW／Cdo．65，搅拌时间≥9Os，塌落度应控制在：12cm±lcm满足泵送要求为宜。
(4)引入缓凝型高效减水剂。其作用一是延缓混凝土放放热峰至第8～9d以后，此时混凝土具有1．5MPa以上的抗拉强度，不至于出现裂缝；二是改善和
易性，减少其运输过程中的塌落度损失；三是延缓初凝时间至6h以上，防止施工中出现施工缝。
(5)控制原材料的入仓温度。当气温高于2O℃时对骨料要覆盖。覆盖的主要目的是使骨料的入仓温度降低。有条件可以加冰屑降温，保证混凝土浇注前的温
度尽可能低。
(6)降低浇筑速度，减少浇注层厚度。浇注速度要掌握好，太快，水化热散发不出去；太慢，又会出现冷缝。减少浇筑层厚度的主要方法是分层浇筑。分段分层浇注时要沿高度均匀分布，最好不要分段，这样可以减小混凝土的纵向施工缝，提高结构物的整体性和抗剪性能。如果必须分段应满足当表面积在200m。以内时不宜大于2段，在300m。以内时不宜大于3段，且每段面积不得小于50m。，段与段之间的竖面施工缝应平行于结构较小截面尺寸方向。上下两邻层中的竖向施工缝应互相错开。竖向施工缝应设置模板。每段混凝土厚度应为1．5～2．0m为好。在浇注下层时，前层混凝土强度不得小于1．2MPa，施工缝处的水泥砂浆薄膜、石子或松弱砂层应凿除，并用水冲洗干净，但不得存有积水。特别注意新浇混凝土的捣实。
(7)在混凝土中埋设冷却水管。混凝土浇注完后可以在冷却水管中加冷水，主要是利用凉水带走混凝土体内的热量，从而降低混凝土体内的温度。冷却管一般采用j2『25的钢管。水流速度一般为0．6m／s，压力P一0．4MPa。管径太大，对物理结构均有影响；太小，作用不明显。混凝土释放的热量Q 等于冷却水带走的热量Ql1。24h冷却水带走的热量为：
Qh=mh×Ch[Th(出)～ Th(进)]
Mh=O．6×3.1416’×0．025²／4×3600×24×1000
=25447kg
m c==4．2kJ／kg
经多次实测：Th(出)一Th(进)=7℃～8℃
Qh=748142～855O19kJ
如果使每道冷却管分布均作用在100m。混凝土中，也就是说可以使混凝土降低3．87℃。
(8)如果设计允许的情况下可以加片石，但片石的最大尺寸不应大于结构层最小尺寸的1／4，片石填筑时应用水冲净。均匀分布间距不要大于15cm，不得接触钢筋。片石与表面的最小距离应大于25cm。
2 对体表进行保湿保温
主要是保温覆盖养护。施工时往往会形成误区，认为温度降低越快越好，其实不然，一般的降温只能降表面温度。表面温度降得越低，而混凝土体内温度高，温差就越大，就越容易开裂。一般体内外温差不宜超过25℃。覆盖可以提高混凝土的表面温度，减小温差，从而减小温差应力的影响。
对于大体积混凝土，其强度前期上升较快，所以前期的水化热大，温度上升快。混凝土浇筑后的4～6d会出现水化热的峰值，此时的混凝土强度也就最高，所以要特别注意此时的养护。
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