浅谈大体积混凝土裂缝控制

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　　摘要：随着国家经济的飞速发展，在现代工业与民用建筑中，大体积混凝土的工程规模越来越大，结构形式也越来越复杂，大体积砼具有结构厚、体形大、钢筋密、混凝土数量多、工程条件复杂和施工技术要求高等特点。大体积混凝土结构在凝结硬化时由于水泥水化热及收缩变形等原因，都可能导致混凝土出现裂缝。在施工中除满足强度、刚度、整体性要求外，还要采取一系列技术措施以防止产生有害裂缝。
　　关键词：大体积混凝土 水化热混凝土浇筑测温
　　一、大体积混凝土裂缝产生的原因分析
　　大体积混凝土在硬化期间，由于结构断面大、水泥用量多、水泥水化时释放的水化热在混凝土内部和表面产生较大的温差，由此形成较为复杂的膨胀或收缩应力，致使混凝土产生裂缝。另外，当混凝土中多余水分蒸发时，会引起混凝土体积的收缩（干缩），这种收缩也会使混凝土产生裂缝。
　　1.1、温度裂缝：
　　混凝土浇注后，水泥水化热较大，使混凝土温度上升。当聚集在混凝土内部的水泥水化热不易散发时，混凝土内部温度明显升高。而混凝土表面通常散热较快，形成内外温差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土抗拉强度时，混凝土就会产生裂缝。
　　1.2、干缩裂缝：
　　大体积混凝土一般采用泵送，坍落度较大，含水量也较大，混凝土中约２０％的水分是水泥水化所必须的，尚有８０％的游离水分要蒸发，当混凝土中的多余水分蒸发时，会引起体积收缩，也叫干缩，由于受到地基或边界条件的约束，这种收缩变形会在混凝土结构内部产生较大的收缩应力（拉应力），当拉应力超过混凝土抗拉强度时，混凝土就会产生裂缝。由于混凝土因温差和干缩会产生表面裂缝和深层裂缝甚至贯穿裂缝，给工程带来极大危害，直接影响结构的安全性能和抗渗性能，因此在施工中采取可靠、有效的预防控制措施是极为关键的。
　　二、控制温度和收缩裂缝的技术措施
　　防止温度收缩裂缝的重点在于控制混凝土温升，确保延缓混凝土降温速度，加强养护，减少混凝土收缩，提高混凝土极限拉伸值。同时应在大体积混凝土结构施工过程中进行温度监控。
　　2.1、控制混凝土温升
　　①选用低水化热水泥品种，如矿渣硅酸盐水泥。
　　②外加剂掺合料：可掺人复合型外加剂及粉煤灰，以减少水泥用量，改善混凝土和易性及可靠性，延长缓凝时间。
　　③骨料选择：原则是以自然连续级配粗骨料配制混凝土，可优选5mm-40mm碎石，减少混凝土收缩，含泥量＜１％，骨料中针片状颗粒含量＜10％。细骨料选用中粗砂，含泥量＜２％，这样可以减少用水量。
　　④控制混凝土入模温度，主要降低水泥、骨料和水等原材料的温度，从而控制拌合物浇筑温度≯25℃。
　　⑤自然分层，连续浇筑。
　　2.2、延缓混凝土降温速度
　　大体积混凝土浇筑后，为了减少升温阶段内外温差，防止产生裂缝，应给予适当保温和保湿养护。在潮湿条件下可防止混凝土表面因水分散发而产生的干缩裂缝，使水泥顺利进行水化，提高混凝土极限抗拉强度。对混凝土进行保温、保湿养护，可使混凝土水化热降温速度延缓，减少混凝土内外温差，防止产生过大的温度裂缝。
　　2.3、减少混凝土体积收缩，提高混凝土的极限拉伸强度
　　①混凝土配合比：采用泵送混凝土，砂率≯0.45，在满足可泵送性的前提下，应尽量降低砂率。粗骨料中针片状颗粒含量≯10％，中砂通过0.315mm。泵送混凝土宜掺适量粉煤灰，坍落度在满足泵送的条件下尽量选小值，以减少收缩变形。
　　②混凝土施工：采用自然分层连续浇筑不出冷缝。对混凝土表面均撒5mm-25mm的碎石，进行二次抹面，终凝前人工进行二次抹压收面，以减少混凝土表面的收缩裂缝。
　　2.4、施工监控工作
　　为了掌握大体积混凝土水化热造成不同深度处温度的变化规律，在大体积混凝土中布设测温点，随时检测混凝土内部温度变化情况，以便及时采取有效措施，控制温差，进而保证混凝土施工质量。
　　三、工程实例
　　我单位承建的河南省电力公司20#高层住宅楼工程，基础底板厚1.6m，属于大体积混凝土。此基础底板长61.6m，宽18m，在中间位置设置一道宽1m的后浇带，混凝土强度等级C40，抗渗等级P6，混凝土浇筑量1800M3,采用商品混凝土泵送方案。
　　本工程由于在施工中采取了多项措施，基础底板施工完毕后，未出现裂缝，确保了基础工程的安全性能和抗渗性能。
　　3.1、根据本工程基础混凝土的特点，要求商混站对混凝土的配制采取了如下的措施：
　　①采用低水化热的42.5级的矿渣硅酸盐水泥，每立方米混凝土中水泥用量≯380kg，并要通过多次试配在保证强度的前提下将单方混凝土的水泥用量降低。
　　②细骨料使用中砂，要求通过0.315mm筛孔的砂≮15％，含泥量＜２％。
　　③粗骨料采用级配良好的5mm-30mm的碎石，要求石子中针片状颗粒含量≯１５％，并控制粗骨料中的含泥量小于ｌ％。
　　④泵送混凝土砂率为40％，水胶比为0.36。
　　⑤在拌制混凝土时，掺入平顶山姚孟电厂的Ⅱ级粉煤灰，减少相应含量的水泥。取代水泥百分率为10％，以延缓水化反应，降低水化热。
　　⑥采用UEA膨胀剂，它具有0.02％－0.04％的膨胀率，可产生0.2MPa-0.7MPa的膨胀应力，可抵消因收缩产生的拉应力。
　　⑦采用ZD20-1型高效缓凝减水剂，可有效的降低用水量，提高和易性和保塑性，它同时含有缓凝组分，可延缓混凝土的初凝时间。
　　⑧本工程混凝土的初凝时间为8-10小时，终凝时间为12-14小时。
　　⑨坍落度控制在16-20cm之间。
　　
　　3.2、底板混凝土施工方法
　　本工程采用商品混凝土，泵送入模，三班作业，连续施工，不留施工缝。混凝土泵管布设在基础长度方向的中间，由左向右进行浇筑，浇筑宽度不大于5m，边浇筑边后退。混凝土浇注时利用混凝土自然流淌形成的斜坡面进行分层，采用定点下料，一个坡度，薄层浇筑，循序渐进，一次到顶的浇筑方法。
　　3.3、混凝土的振捣
　　混凝土振捣时布置两道振捣，两道振捣相互配合，确保振捣覆盖整个坡面。使用φ50振捣棒振捣，振捣棒插入下层混凝土中50mm左右，振捣棒移动的间距以400mm左右为宜，振捣棒要快插慢拔，以混凝土面泛浆为宜。混凝土表面要用刮杠刮平，再撒5mm-25mm碎石，用木抹拍实抹平。
　　3.4、混凝土的养护及测温
　　①混凝土的养护
　　混凝土浇注后的１小时内，表面及时覆盖一层塑料薄膜，再覆盖三层棉毡和一层塑料膜，这样，既能有效的保温，也能保证混凝土表面的湿度。根据浇筑混凝土时实测的混凝土表面温度和内部中心温度，随时调整覆盖保温材料的层数。养护时间不小于14天。
　　②混凝土测温
　　为了保证混凝土内外温差不大于25℃，对混凝土要进行测温，以便及时采取措施，控制混凝土内外温差。混凝土测温点按浇筑的先后顺序在不同的区域和结构布置具有代表性的测温点，可较早的掌握该工程基础混凝土的温度变化规律，以便及时采取温度控制措施。本工程测温点在距结构外边缘2m处开始设置，每5m设置一个测温点。
　　混凝土测温孔材料采用φ20的钢管，其长度等于测温处基础混凝土的厚度，其底端封闭并焊接200mm长的钢筋，在浇筑混凝土前竖向固定在测温点处，底部（钢筋端）放置于基础垫层上，上部外露200mm，用塑料布或木塞封闭上口，防止混凝土进入测温管。测温时，每个测温点在竖向测３个厚度处的温度，即距混凝土表面100mm处、混凝土中心处和距混凝土底面200mm处的温度。测温间隔：第１天-３天，为每２小时１次，第４天-７天，为每４小时１次，第８天-第１４天，为每８小时１次，按测温记录绘制测温曲线。经实测，发现混凝土内温度在第４天达到峰值为45℃此时混凝土表面温度为22℃，温差最大值为23℃，小于25℃。
　　3.5、混凝土质量控制
　　本工程基础为C40、P6抗渗混凝土，既是大体积混凝土，又有较高的抗渗要求，因此必须采取如下措施，认真施工，才能保证不漏、不裂和不渗：
　　
　　①对现场混凝土泵车进行合理布置，以便合理地安排施工顺序，以使混凝土一次成型，彻底避免出现施工缝。
　　②根据泵送混凝土的自然流淌坡度约1:5，混凝土的浇筑采用斜面分层，连续施工，分层厚度控制在50CM之内。任一混凝土卸落斜面处均配备一前一后两台振捣棒，前道布设在混凝土卸料处，保证上部混凝土的密实，后道布设在坡脚上方，确保下部混凝土的密实。随着混凝土的逐渐推进，振捣棒也相应跟上。振捣棒的间距宜控制在0.4M左右，振捣时间20-30S，并且在间隔30M后要进行二次振捣。
　　③在电梯井，集水坑等底部下凹较多的部位，先将该处下凹坑用混凝土浇到与底板标高基本相平后，再循序推进浇筑。
　　④商品混凝土的现场坍落度，由专人负责每二小时测定一次，每车混凝土到现场后均应进行目测。根据测定情况，由商品混凝土公司的现场技术负责人及时通知商品混凝土公司调整配置的坍落度值，确保现场坍落度符合要求。
　　四、结束语
　　通过对裂缝产生的原因、机理的分析，采取一定的针对性的措施，大体积混凝土的裂缝是可以减少到合理范围的。控制和预防大体积混凝土裂缝，是一项系统工程，牵涉到设计、原材料的选择、施工工艺、养护等以及其他一些不确定的因素。任何一个环节出现了问题，都会导致混凝土的开裂。影响大体积混凝土裂缝的因素虽很多，但主要原因是温度应力。作为工程技术人员，应了解混凝土内部的温度变化规律，合理选择水泥品种，严格控制水泥用量，掺加适量的混合材料和外加剂，优化混凝土配合比，合理施工，实时监测，加强养护，其次，要对混凝土裂缝进行认真研究，区别对待，采取合理的方法进行处理，并在施工中采取各种有效的预防措施来防止裂缝的出现和发展，保证建筑物和构件的安全。

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