大体积混凝土裂缝问题

大体积混凝土裂缝问题（精选12篇）

大体积混凝土裂缝问题 篇1

1 概述

混凝土结构自19世纪中期出现, 至今只有约150年历史, 与砖石砌体结构、钢木结构相比, 历史虽然不长, 但发展却很快。由于混凝土由水泥、砂石、水等材料混合凝结而成, 因此在混凝土的施工、凝结、使用等过程中都会造成混凝土产生一些裂缝, 特别是大体积混凝土。

我国《混凝土结构工程施工及验收规范》认为, 建筑物的基础最小边尺寸在1~3m范围内就属大体积混凝土。现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工, 如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。它主要的特点就是体积大, 一般实体最小尺寸大于或等于1m。它的表面系数比较小, 水泥水化热释放比较集中, 内部温升比较快。混凝土内外温差较大时, 会使混凝土产生温度裂缝, 影响结构安全和正常使用。所以必须从根本上分析它, 来保证施工的质量。

2 裂缝产生的原因

大体积混凝土结构裂缝的发生是由多种因素引起的。各类裂缝产生的主要影响因素如下:

2.1 水泥水化热的影响

水泥水化过程中放出大量的热量, 且主要集中在浇筑后的7d左右, 一般每克水泥可以放出500J左右的热量, 如果以水泥用量350Kg/m3~550Kg/m3来计算, 每m3混凝土将放出17500KJ~27500KJ的热量, 从而使混凝土内部升高。 (可达70℃左右, 甚至更高) 。尤其对于大体积混凝土来讲, 这种现象更加严重。因为混凝土内部和表面的散热条件不同, 因此混凝土中心温度很高, 这样就会形成温度梯度, 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的极限抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝。

2.2 混凝土收缩的影响

混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收缩。混凝土在不受外力的情况下的这种自发变形, 受到外部约束时 (支承条件、钢筋等) , 将在混凝土中产生拉应力, 使得混凝土开裂。引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩等三种。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化, 后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。

2.3 外界气温湿度变化的影响

大体积混凝土结构在施工期间, 外界气温的变化对防止大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系, 外界气温愈高, 混凝土的浇筑温度也就会愈高;如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温度梯度。如果外界温度的下降过快, 会造成很大的温度应力, 极其容易引发混凝土的开裂。另外, 外界湿度的变化对防止混凝土裂缝的产生也有很大的影响。外界湿度降低会加速混凝土的干缩, 也会导致混凝土裂缝的产生。

2.4 其他因素的影响

建筑物基础的不均匀沉降也会产生裂缝, 这种裂缝会随着基础沉降而不断的增大, 待地基下沉稳定后, 将不会变化。混凝土配合比不良会造成混凝土塑性沉降裂缝, 一般是混凝土配合比中, 粗骨料级配不连续、数量不够, 砂率及水灰比不当所造成的裂缝。水泥中的碱与活性骨料中的活性氧化硅起化学反应也会产生裂缝。

3 裂缝的控制

3.1 掺加外加料和外加剂

掺加适量粉煤灰, 可减少水泥用量, 从而达到降低水化热的目的。但掺量不能大于30%。掺加适量的减水剂, 它可有效地增加混凝土的流动性, 且能提高水泥水化率, 增强混凝土的强度, 从而可降低水化热, 同时可明显延缓水化热释放速度。

3.2 温度控制

3.2.1 降低骨料温度

混凝土原材料的预冷却, 不仅可以降低混凝土的浇筑温度, 而且还可以消减混凝土内部水化热峰值, 还可以减少混凝土最高温度与表面温度的差值, 从而减少温度变形和温度应力.对混凝土原材料的预冷却方法, 可采用冷却拌合水或对粗细骨料进行冷却处理。一般情况下, 应首先采用冷却拌合水或掺冰屑, 因为1kg水温升1℃时要吸收热量4.18k J, 冷水的吸热效率比冷骨料 (或水泥) 大约高5倍, 而水泥与骨料的温度升高0.6℃, 仅吸收0.511k J/kg[1]。所以, 就相同质量来说, 在降低混凝土的温度时, 更有效的方法是采用冷冻水, 因为1kg冰化成水时还要吸收334k J的热。混凝土搅拌时最好使用小冰块或冰屑, 以保证在混凝土搅拌终了时冰已熔化, 以避免残余冰块留在已浇筑完的混凝土中, 当冰块熔化时会在混凝土中形成空洞, 影响混凝土的浇筑质量.但因为水在混凝土中所占热容量的百分比不大, 所以施工时单凭冷却拌合水还难以满足要求, 还需要对粗、细骨料进行处理。

3.2.2 控制混凝土的入模温度

为了降低大体积混凝土的总温升, 减少结构物的内外温差, 控制混凝土的入模温度是非常重要的措施。入模温度的高低, 与出机温度密切相关, 另外还与运输工具、运距、转运次数、施工气候等有关.因此, 为降低混凝土的入模温度, 应尽量减少混凝土的转运次数, 夏季施工时混凝土浇筑尽量避开天气炎热时施工.在混凝土入模时, 加强入模的通风, 以加速模内热量散发, 并做好表面隔热保护防止表面降温过大, 以减小内外温差, 延缓混凝土降温速率。

3.2.3 控制混凝土的浇筑温度

混凝土从搅拌站出机后, 经混凝土搅拌车运输、卸料、浇筑、平仓、振捣过程后, 位于混凝土表面以下50~100mm的温度称为混凝土的浇筑温度.混凝土的浇筑温度越低, 对控制混凝土的内外温差及温度应力越有利。一般当混凝土从塑性状态转变为弹性状态时, 浇筑温度越低则越少出现开裂现象。

3.3 砼养护

砼养护是大体积砼施工中一项十分关键的工作。主要是保持适宜的温度和湿度, 以便控制混凝土的内外温差, 促进砼强度的正常发展及防止裂缝的产生和发展。从砼浇筑完成到终凝这段时间的养护对砼而言十分重要。混凝土浇筑完毕后, 在其顶面及时加以覆盖, 要求覆盖严密, 并经常检查覆盖保湿效果。其主要作用有二:一是蓄水保温, 防止表面水分蒸发和抵抗受太阳辐射与刮风时温度骤变, 二是保持内外温差的稳定。保温法是在结构物外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料 (如草袋、锯木、湿砂等) , 在缓慢的散热过程中, 使混凝土获得必要的强度, 以控制混凝土的内外温差小于20℃。

3.4 精心设计混凝土配合比。

在保证混凝土具有良好工作性的情况下, 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、低水胶比) 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。

3.5 配筋控制

增配构造筋提高抗裂性能。配筋应采用小直径、小间、避免结构突变产生应力集中, 在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。混凝土表层布设抗裂钢筋网片, 防止混凝土收缩时产生干裂。

结束语

本文主要讨论了大体积混凝土裂缝产生的原因和控制措施, 在实际大体积混凝土施工过程中, 只要我们考虑全面, 认真研究, 措施到位, 一定可以将基础大体积混凝土的裂缝控制在规范允许的范围内。

摘要：主要讨论了大体积混凝土裂缝产生的原因和控制措施, 在实际大体积混凝土施工过程中, 只要认真研究, 措施到位, 一定可以将基础大体积混凝土的裂缝控制在规范允许的范围内。

关键词：大体积混凝土,裂缝,控制

参考文献

[1]GB107-87, 混凝土检验评定标准, 1987.

[2]盖玉龙, 宋菊芳等.大体积混凝土施工裂缝控制研究, 1996.

[3]GBJ82-1985.普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法[S].1992.

[4]常静波.现浇钢筋混凝土表面缺陷的成因及防治[J].山西建筑, 2004, 30 (10) :45-46.

[5]黄海锋, 何灼.大体积混凝土施工裂缝控制方法[J].广西大学学报, 2004, 1.

[6]混凝土结构及砌体结构[M].北京:中国建筑工业出版社.

大体积混凝土裂缝问题 篇2

摘要：介绍了大体积混凝土概念的界定，从温度应力和内外约束两个方面浅析了大体积混凝土温度裂缝产生的机理，总结了混凝土开裂的三种方式。根据裂缝产生的机理，结合工程实践从设计和施工角度总结出大体积混凝土温度裂缝的控制措施。

关键词：大体积混凝土；温度裂缝；温差

在全球各地的土木工程中，混凝土是最重要的建筑材料，其强度高、耐久性好，广泛用于各类建筑物、构筑物。随着人类科技的不断进步，建筑技术的不断发展，各种新型结构相继涌现，使得大体积混凝土结构应用越来越广泛。但大体积混凝土自身导热性能较差，混凝土内部水化热量难以散发，而表面散热快，中心温度和表面温度的差异造成混凝土开裂。

混凝土的温度裂缝问题是一个相当普遍的质量问题，不仅影响建筑物的外观，更会危及建筑的正常使用及结构的耐久性。特别是随着建设规模的日趋增大，大体积混凝土结构日益增多，工程裂缝控制技术难度更高。很多研究学者对如何避免大体积混凝土开裂进行了研究，大部分学者提出采用埋设冷却水管的温控措施，或者使用微膨胀混凝土。但是这些方法不仅造价高，而且也不完全可靠。大体积混凝土温度裂缝的控制从设计、材料、施工等多方面入手，采用综合治理措施更为有效。大体积混凝土概念的界定

对大体积混凝土概念的界定问题，在工程界有一个逐步认识的过程。在研究初期主要是定量判别法，根据混凝土的厚度和温差来区别，采用0.8-1m和25℃作为区分的界限。

《JGJ55-2000 普通混凝土配合比设计规程》 采用定量和定性相结合的解释，其定义为：混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m，或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土。

美国混凝土协会（ACI 116R—00）的解释是：“任意体量的混凝土，当其尺寸大到必须采取预防措施控制由于水泥水化热和体积变化以最大限度减少裂缝时，均可称为大体积混凝土”（concrete, mass-any volume of concrete with dimensions large enough to require that measures be taken to cope with generation of heat from hydration of the cement and attendant volume change , to minimize cracking）。

而日本建筑学会标准(JASS5)的解释为：“结构断面最小厚度在80cm以上，同时水化热引起混凝土内部的最高温度与外界气温之差预计超过25℃的混凝土，称为大体积混凝土”。

参考以上列出的解释，笔者认为大体积混凝土这个术语中的“大”在某种意义上属于约定俗成的说法；因为《JGJ55-2000 普通混凝土配合比设计规程》和美国混凝土协会（ACI 116R—00）的解释中提到的因水泥水化热和体积变化引起混凝土裂缝，并没有对体积做出定量要求，而包含了体积不大但因预计水泥水化热和收缩会引起混凝土裂缝时需要采取预防措施来控制裂缝的混凝土结构。2 2.1 大体积混凝土温度裂缝产生机理浅析 温度应力

超大体积混凝土由于水泥水化时会放出大量的水化热，而混凝土自身体积较厚，混凝土表面和内部的散热条件不同，混凝土表面由于直接和空气接触，散热条件好，热量可向大气中散发，表面温度上升较少；而混凝土内部自身导热性能差，水化热积聚在混凝土内部不易散发，温度会上升较多，这样就形成外低内高的温差。由于外部约束和内部约束的存在，使混凝土不能自由变形，于是就会在混凝土内部产生温度应力，这种由于温度变化产生的变形受到约束而产生的应力称为温度应力。由此可见：产生温度应力必须具备两个必要条件是温差和约束。温差越大，产生的温度应力越大，混凝土越容易开裂。当超大体积混凝土被完全嵌固时，它受到的约束最大，此时温度应力会达到最大值，当约束减小时，所产生的温度应力也随之减小，开裂的概率也随之降低。

2.2 约束

超大体积混凝土受到的约束一般分为内约束和外约束两种。2.2.1 内约束引起温度裂缝的机理

一个物体或一个构件本身各质点之间的相互约束作用称为“内约束”。大体积混凝土在水泥水化时，会形成外低内高的温差，这种温差会使大体积混凝土内部温度分布不均匀，会引起质点发生的变形不一致，从而产生内约束。大体积混凝土中心由于温度较高，所产生的热膨胀也较表面大，因而在混凝土中心产生压应力，而表面则产生拉应力。当表面拉应力超过混凝土的抗拉强度时，就会在大体积混凝土的外表面产生裂缝，这种裂缝比较分散、裂缝宽度小、深度也很小，俗称“表面裂缝”。它一般发生在浇筑后的温度上升阶段，是由于混凝土体积发生膨胀所形成的。表面裂缝的形状见图1所示。

图1 表面裂缝

2.2.2 外约束引起的温度裂缝的机理

一个物体的变形受到其它物体的阻碍，一个结构的变形受到另一个结构的阻碍，这种结构与结构之间，物体与物体之间，物体与构件之间，基础与地基之间的相互牵制作用称作“外约束”。大体积混凝土浇筑后数日(一般不少于5 d)，水泥水化热基本上释放完毕，由于环境温度较低，这时大体积混凝土就会从最高温度开始逐渐降温，降温的结果会引起混凝土的收缩，同时混凝土中多余水分也随之蒸发，这样就会引起混凝土体积出现不同程度的收缩。而地基、其它结构往往会对大体积混凝土进行约束，让其不能自由变形，在这种外部约束的作用下，混凝土的内外温差就会产生温度应力。这种温度应力一般是拉应力，当该温度应力超过混凝土的抗拉强度时，就会从约束面开始向上出现开裂，从而形成温度裂缝。若温度应力足够大，裂缝会连续产生，甚至会贯穿整个截面。贯穿裂缝会严重影响结构的性能，它会破坏结构的整体性、耐久性、防水性，给结构带来重大的损伤，直接影响到工程结构安全。贯穿裂缝一般发生在混凝土的温度下降阶段，且外部约束较大，裂缝一般与约束面成直角关系。如约束体为桩基、岩体、以及老混凝土结构面时，约束力会更大，产生的温度应力也会更大。但只有在温差(最高温度与最终稳定温度差)25℃以上，才会出现这种裂缝。此外，不同的约束体会导致不同的贯穿裂缝，且其发生部位和裂缝的多少也会不一样。若产生贯穿裂缝，后期养护不到位，还会加剧裂缝发展。外部约束应力形成裂缝的情况如图2所示。

图2 部约束应力所形成的裂缝

虽然引起大体积混凝土开裂的原因很多，但是按照裂缝深度的不同，一般可将裂缝分为：贯穿裂缝、深层裂缝和表面裂缝。在这三种裂缝中，贯穿裂缝的危害最大，它贯穿了结构面，破坏了结构的整体稳定性，大大降低结构的安全使用性能。深层裂缝的危害其次，并没完全切断结构面，除地基或受既有建筑混凝土影响外，不会发展成贯穿裂缝，则对结构的影响不太大。表面裂缝的危害性一般较小，除特种结构(如：有防辐射要求的探伤室、有防水要求的堤坝等)外，表面裂缝可以通过抹灰等方式处理。

图3 大体积混凝士结构裂缝类型示意图 大体积混凝土温度裂缝的控制

混凝土开裂不但会使结构承载能力相应的下降，改变结构的受力状态，而且会影响到结构外表的美观，影响结构的正常使用。例如：若大坝开裂则会使水渗漏，若探伤室开裂则会使射线泄露，严重影响到结构的使用功能。因此，我们一定要采取有效措施控制大体积混凝土的开裂。王铁梦教授从1955年起就开始研究分析多种结构裂缝，并在此基础上，提出了“抗”、“放”的原则。许多学者在“抗”、“放”原则的基础上又提出了多种抗裂措施。在实际工程中，应结合工程特点灵活运用“抗”、“放”、“抗放”结合的原则控制裂缝的开裂。在实际工程的设计和施工中，就可以通过分析混凝土开裂的不同原因来采取具体的防裂措施。例如：开裂原因与结构设计和受力荷载有关时，应当结合概念设计、平面布置、受力加固等原则和方法考虑控制混凝土开裂的措施。控制大体积混凝土开裂的措施与一般混凝土相比，除了上述措施之外，由于大体积混凝土的固有特性(主要是混凝土中的温度应力和温差)，还有一些其他的抗裂措施。下面重点分析在设计和施工中，控制大体积混凝土开裂的措施。

大体积混凝土裂缝控制措施可分为两类，一类是：设计措施：设计控制措施可以分为以下几点：①合理布置平面、立面；可以避免体型突变，保证各种系数达到规范要求(安全系数应当适当提高)；②合理留设施工缝；施工缝位置应优先选在在受力较薄弱、剪力较小的结构上，例如：探伤室大体积施工时，其墙体的施工缝可以留在板底和墙体之间；③合理配置钢筋；一般大体积混凝土的配筋率较小，适当提高配筋率可以改善应力分布情况，增强混凝土的抗拉应力，抵抗温度应力的影响，降低裂缝产生的可能性。

控制大体积混凝土开裂的另一类措施是：施工措施，这是控制大体积混凝土裂缝的关键。其施工措施可分为以下几个方面：

(1)合理的混凝土配合比设计；配合比设计包括选材和比例控制，在选材时，水化热是造成大体积混凝土开裂的主要原因。配合比设计时，可以在保证混凝土结构强度的条件下，降低水泥的使用量，选用较低水化热的水泥(如粉煤灰硅酸盐水泥)，或者在混凝土中添加适当的粉煤灰、矿粉等，减少水化热的产生量。避免选用早强水泥、含氯化物、含铝酸钙等影响大体积混凝土结构使用的水泥。掺加适当的添加剂如：减水剂(在同等强度条件下，减水剂可以降低水灰比，在保证水泥用量不变时，节约用水；在保证用水量不变时，节省水泥。)、微膨胀剂(微膨胀剂可以减少混凝土的体积收缩，减小混凝土的收缩应力。)。为防止混凝土开裂，要严格控制骨料级配、含泥量，严禁使用海砂。在进行配合比设计时，一定要经过多次试验，经过试验合格后，方可用于施工；经检验配合比不合格或强度不够的混凝土，严禁用于工程施工。

(2)施工工艺的选择；施工工艺包含搅拌、输送、浇筑等几个过程，为保证混凝土有良好和易性和加工性能，一定要做好搅拌和输送工作。另外，需要注意：搅拌站或商品混凝土供应站应当建在实际工程附近。搅拌前可先用冷水冲刷骨料，降低建筑温度；搅拌时应该投料次序准确，不得一次性全加，按照配合比设计原则分清先后次序，一般情况下应先投水泥搅拌；搅拌时间合理，不得发产生分层、离析现象。运输时应当迅速，运输方式、运输路径应当便捷，保证运输车辆的运行，防止堵塞和交通拥挤，尽量减少周转次数和输送时间，避免离析(一旦发生，应进行二次搅拌)现象。浇筑前应进行技术交底，确定浇筑方案，做好准备工作；浇筑时供料及时，不能有离析，振捣密实，增强混凝土密实度，大体积混凝土还应当采用振捣棒振捣，并在混凝土初凝前进行二次振捣；妥善处理泌水；浇筑完成后，应及时采取合理措施，进行养护。

(3)采取合适的温控方案；温控方案包括两种：保温法和降温法。降温法指在混凝土内部埋设冷水管，这种方法多用于水利、交通结构。保温法一种是在混凝土表面采用保温材料覆盖，这种方法适用于我国南方气温在15℃以上的季节，寒冷地区不太适用；另一种是表面蓄水保温，表面蓄水保温可以控制表面龟裂，保证工程质量。在采用温控方案时一定要结合结构所在的地理环境和结构的组成形式。在混凝土结构设计时应当采取合理措施，避免结构形式和受力荷载所造成的混凝土开裂：施工时应当保证每个施工工序、施工措施都严格按照施工技术方案进行，并做好预警方案，一旦施工过程中出现问题即可立即实施备案，防止问题继续发展。

参考文献：

[1]

JGJ55-2000 普通混凝土配合比设计规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2001.[2] 王铁梦．工程结构裂缝控制[M].北京：中国建筑工业出版社，2004．

大体积混凝土裂缝的控制 篇3

关键词大体积混凝土;裂缝控制;水化热

中图分类号TU755文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)051-0120-01

大体积混凝土承受的荷载较大,整体性要求高,往往不允许留施工缝,要求一次浇筑完毕。由于体积大,内部聚集的温度不易散失,易产生裂缝。大体积混凝土施工中常见的问是如何控制混凝土温度变形裂缝,从而提高混凝土的抗渗、抗裂、抗侵蚀性能,以及建筑结构的耐久年限。

1施工要求

1.1混凝土配合比设计要求

大体积混凝土配合比设计的基本要求是在保证混凝土的工作性能和力学性能的基础上大幅降低水化热。所以要求大体积混凝土的配合比设计时应提高掺合料和骨料的含量,以降低每立方米混凝土的水泥用量,并在配合比确定后进行水化热的验算或测定。

1.2材料要求

1)水泥:通过调整水泥的细度模数和水泥中的矿物组成可以降件水泥的水化热。含较多铝酸三钙(C3A)和硅酸三钙(C3S)的水泥的水化热较高,所以制备大体积混凝土应选用熟料中C3A和C3S含量较低和凝结时间较长的水泥,如低热矿渣硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等。2)掺合料:在混凝土中可以掺加如粉煤灰等火山灰质的矿物掺合料以替代部分水泥,掺合料不但可以降低单位混凝土中水泥的用量,减少水化热,而且还可以通过“滚珠效应”提高混凝土的流动性,改善其工作性能;此外火山灰质的矿物掺合料的火山灰反应可以进一步改善混凝土内部的孔隙分布,使总孔隙率降低,提高其密实性,从而提高混凝土的抗掺性和耐久性。3)骨料:选用连续级配、粒径较大的粗骨料,可以减少用水量和水泥用量,并降低孔隙率和过渡区面积,减少裂缝产生。同样,应选用含泥量少、级配良好的中粗砂作为细骨料以降低水化热、收缩变形和裂缝生成。

2大体积混凝土裂缝成因

2.1水化热的影响

水泥水化热是大体积混凝土产生裂缝的主要原因,由于大体积混凝土结构断面较厚,水泥水化热过程中产生的热量聚在结构内部而不易散失,引起混凝土内部剧烈升温。由于混凝土内部与表面的散热条件不同,中心温度高、表面温度低,进而形成温度梯度在其内部产生压应力,而外部产生拉应力,当所受的拉应力大于混凝土极限拉应变时即产生裂缝。

2.2收缩变形的影响

凝土拌合水中20%水分是水泥水化所需的,其余80%的水分是为了保证浇筑中的和易性,收缩变形是混凝土在水泥水化中体积变形的主要形式,而混凝土体积收缩的主要原因是多余水分的蒸发。干燥收缩即产生收缩应力,从而使混凝土产生裂缝。

2.3温度影响

大体积混凝土由于内部水化热聚集而使其内外产生温差。当内部温度超过25~28℃就会引起较大的表面拉应力,当它混凝土抗拉极限强度时,就会在混凝土表面产生温度裂缝。

3裂缝控制

3.1设计措施

1)在建筑设计时处理好构件中“抗”与“放”的关系。“抗” 就是处于约束状态下的结构,当没有足够的变形余地时,而采取的防止裂缝产生的措施;而“放”是在结构有足够变形余地时所采取的措施。2)精心设计混凝土配合比。在保证混凝土具有良好工作性的情况下,应尽可能降低混凝土的单位用水量,采用“一掺(掺高效减水剂)一高(高矿物掺合料掺量)三低(低砂率、低坍落度和低水胶比)”的设计准则,生产出“高强、高韧性、中弹、低热和高抗拉值”的抗裂混凝土。3)避免结构突变产生应力集中,在转角和孔洞处增设构造加强筋,同时增配承受水泥水化热引起的温度应力及控制裂缝开展的钢筋,配筋应尽可能采用小直径和小间距。4)考虑采用60d混凝土强度值作为混凝土强度评定、工程交工验收及混凝土配合比设计的依据,以减少混凝土单方用灰量,积极采用补偿收缩混凝土技术。5)施工前,应验算浇筑块体的温度、温度应力及收缩力,以确定块体的升温峰值、内外温差等控制指标,制订温控施工技术方案。

3.2材料措施

1)根据结构的要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级,尽量选用低热或中热水泥,优先选用收缩性小的或具有微膨胀性的水泥,避免采用早强水泥。2)选用级配优良的砂石原材料,含泥量应符合规范要求,积极采用矿物掺合料和混凝土外加剂。

3.3施工措施

1)施工人员应针对施工现场的砂石原材料的质量和含水情况及时调整混凝土施工配合比,根据现场的浇捣工艺、操作水平以及构件截面等情况,合理选用混凝土浇筑方法,遵循“同时浇捣、分层推进、一次到位、循序渐进”的施工工艺。2)根据结构特点,大体积混凝土的浇筑方法可分为:全面分层、分段分层和斜面分层,其摊铺厚度应根据所用振捣器的作用深度及其和易性确定,层间的时间间隔应尽量缩短,必须在前层混凝土初凝之前,将其次层混凝土浇筑完毕。3)混凝土浇筑完毕后,应及时进行保温保湿养护,其持续时间,应根据温度应力加以控制和确定,但不得少于15d,保温覆盖层的拆除应分层逐步进行。

3.4温控措施

混凝土内部温度主要与混凝土组成材料的拌制温度、出机温度、运输温度、浇筑温度、水泥品种等有关。组成材料的拌制温度受拌合水、水泥、骨料和外加剂的影响。所以考虑以下温控措施:

1)降低混凝土浇筑的入模温度。在炎热季节时,混凝土搅拌站宜对砂石骨料采取遮阳降温措施,可加冰水搅拌混凝土,改善混凝土的搅拌加工工艺,在传统的“三冷技术”基础上采用“二次风冷”新工艺,泵送时,可在水平及垂直泵管上加盖草袋并喷冷水。2)控制混凝土的浇筑温度。夏季应尽量安排在l天中温度最低时施工,冬季避免夜间施工,防止混凝土受冻。3)通过埋置冷却水管实现循环冷却水,在混凝土升温时,经热交换降低混凝土结构中不同界面、不同深度的温度,以达到减小内外温差的目的。4)混凝土浇筑成型后,应加强保温保湿措施。夏季应坚决避免曝晒,注意保湿;冬季应采取相关措施保温,可用塑料薄膜或草袋等保温材料覆盖混凝土和模板,必要时搭设挡风保温棚。5)混凝土拆模后,表面温度与环境温度之差要求≤15℃。若大于l5℃,则应迅速对混凝土采取有效的保温措施,拆模按立模顺序反向进行,不得损伤混凝土,并减少模板破损。

4结语

大体积混凝土一般用在工业建筑中的设备基础、桥梁墩台、各类结构的厚大桩基承载台等重要部分,所以对其裂缝有着严格的要求。在整个混凝土施工期间,应做好温控工作,以防止温度裂缝的出现。在整个大型混凝土施工过程中,应从设计阶段进行混凝土裂缝的控制,从材料阶段至施工阶段再到养护阶段,都应有严格的控制裂缝的措施。这样才会发挥大体积混凝土的长期承载效果,提高工程的使用年限。

参考文献

[1]叶琳昌,沈义.大体积混凝土施工.中国建筑工业出版社,1987

大体积混凝土裂缝问题 篇4

1 大体积混凝土基础结构的裂缝

由于水泥的水化作用, 大体积混凝土基础施工过程中产生放热, 大体积混凝土基础自身具备一定的保温功能, 内部温升幅度往往大于外部温升幅度, 而内外部降温速度恰恰相反, 所以, 在混凝土硬化凝结过程中, 混凝土各部分存在热胀冷缩的现象, 而且各部分之间相互制约, 加之外界因素的影响, 混凝土内极易出现复杂的应力。若混凝土的抗拉极限值无法适应其温度应力的发展, 裂缝就会产生。因此, 当前大部分施工企业亟待解决的问题就是如何控制这种裂缝。就目前的工程实践情况来看, 大部分施工企业尚不具备一套行之有效的裂缝控制办法, 尤其在工程条件复杂的情况下, 裂缝问题更难解决。

2 大体积混凝土基础产生裂缝的原因

2.1 在水泥水化过程中产生大量的热量大量的热量

在水泥水化过程中产生, 混凝土及水泥用量与混凝土内部的温度有关, 温度应力会随混凝土结构尺寸增大变得更高, 引起裂缝的可能性也越大, 裂缝在这种温度应力超过混凝土内外的约束力时就会产生。

2.2 外界气温变化的影响浇筑温度在外界气温升高

时也会升高。当温度快速下降, 外层与内部混凝土的温度梯度会大大增加。从而产生温度应力和温差, 使大体积混凝土基础出现裂缝。

2.3 内外约束条件的影响水泥在水化过程中产生的

水化热会提高混凝土内部形成中心温度, 促进其热膨胀, 混凝土表面极易出现拉应力, 而中心则较易出现压应力。当拉应力大于混凝土的钢筋抗拉强度及其约束作用, 就容易产生裂缝。

2.4 混凝土的收缩变形混凝土的收缩变形包括混凝

土的体积变形、干燥收缩、塑性变形和混凝土匀质性的影响。混凝土中20%的水分是水泥硬化所必需的, 80%的水分要蒸发。20%的吸附水随着混凝土的继续干燥而逸出, 就会出现干燥收缩。中心比表面干燥得慢, 因而在表面产生拉应力而出现裂缝。

3 大体积混凝土基础结构的裂缝控制

往往由荷载作用和变形这两种原因引起建筑物在使用期间和施工过程中产生裂缝, 需从以下几个方面采取措施控制裂缝开展。

3.1 防止大体积混凝土基础表面裂缝在施工过程中

采用以下措施来避免大体积混凝土基础出现表面裂缝: (1) 限制水泥用量并采用低水化热的水泥。从理论和实践证明, 每立方米混凝土中水泥用量及单位水泥的水化热是混凝土内部最高温升的主要因素, 减少水泥用量及选用水化热低的水泥必须在满足混凝土强度的前提下进行, 减少水泥用量可以采取掺用减水剂及掺入粉煤灰和沸石粉等措施来进行, 用于施工的水泥最好是不会产生过量水化热的矿渣水泥。 (2) 降低混凝土成型时的温度。降低混凝土成型时的温度, 就要降低混凝土拌合物出机温度以及混凝土拌合物的温度和混凝土拌合物浇筑及运输时的温度增量, 降低石子和水的温度就是最有效的办法。 (3) 提高混凝土表面温度。为能使混凝土表面维持一定温度, 需采取一定的保温保湿措施, 以防止混凝土表面和内部产生过大温差而引起表面裂缝。例如:在模板外面挂草帘;采用永久性砖模;混凝土带模养护;或铺盖黑色塑料薄膜加盖草带进行保温保湿养护。减少内外温差就是所有这些措施的目的。我国规范确定混凝土在温差限值为25℃就不会产生表面裂缝, 所以应当控制在这个范围内。

3.2 防止大体积混凝土基础收缩裂缝准确计算温度

应力及最大整浇长度, 并以此判断有无必要设置施工缝和后浇带, 从而有效避免大体积混凝土基础出现收缩裂缝;同时推行一系列施工措施, 确保混凝土的配合比、浇筑与振捣、混凝土的拌制与运输、新浇混凝土表面的处理与养护, 大体积混凝土基础后浇带的处理以及基层处理等环节的施工活动正常开展。

4 大体积混凝土基础施工的裂缝控制技术措施

混凝土的刚度、强度、整体性、耐久性必须符合施工要求, 而且大体积混凝土基础还必须防止温度变形裂缝病害进一步蔓延, 所以, 笔者建议通过下列几个方面加强控制工作:

4.1 材料要求及配合比 (1) 水泥:尽量减少水泥用量

以降低水化热, 选用如矿渣水泥等水化热低的水泥。 (2) 粗骨料:选用质量符合现行标准《普通混凝土所用碎石或卵石质量标准及检验方法》, 5~40mm粒径的碎石, 其含泥量小于1%。 (3) 细骨料:选用质量符合现行标准《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》规定, 细度模数大于2.5的中砂 (天然砂) , 其含泥量小于2%。 (4) 添加剂:各种外加剂和掺入料的质量和应用符合现行国家标准的有关规定, 掺入高效缓凝减水剂, 如粉煤灰或沸石粉等。

4.2 大体积混凝土基础拌制和运输根据施工要求对

大体积混凝土基础的出机温度进行控制, 正常情况下, 大体积混凝土基础为数千立方米到上万立方米, 降低石子和水的温度就是最有效的办法, 如可用冰水在夏季施工时搅拌混凝土, 骨料堆场应设置凉棚, 必要时向石子喷洒冷水降温。另外还要在输送或泵送时采取降温措施, 以控制混凝土浇筑入模温度, 以防止入模时温度过高。如减少混凝土转运次数, 尽量缩短混凝土从运输至浇筑成型完成的时间, 在水平输送管道上加铺草袋喷水。

4.3 混凝土的施工控制混凝土浇筑厚度, 混凝土浇

筑时符合规定的坍落度, 使其厚度不超过振捣棒作用部分1.25倍的长度, 根据薄层连续按浇筑顺序浇筑, 浇筑过程最好一气呵成, 如不得不中断浇筑施工, 应最大限度的减少间歇时间, 第二层混凝土在第一层混凝土初凝前浇筑完毕, 同时尽可能采用振捣工艺, 避免出现冷缝, 在浇筑混凝土时做到合理分段分层进行, 提高混凝土的密实度和抗拉强度, 使混凝土沿高度均匀上升, 拍打振实混凝土表面, 以减少表面裂缝。

4.4 混凝土外蓄内降综合养护措施及测温措施布设

测温点要根据工程的平面形状尺寸、厚度等不同情况, 做到合理经济。从厚度上考虑底面、中心区和上表面, 从平面上考虑中部区和边角区, 以全面反映混凝土各部位的温度, 绘出测温点布置图, 在温升阶段测温的时间间隔短些, 降温阶段可以稍长一些, 应立即在每次测温后汇总整理混凝土内部温度变化数值, 及时提供给施工指挥部门, 以指导现场施工。

由于厚度较大的大体积混凝土基础, 单纯的保温保湿养护措施无法克服内部散热的困难, 将使养护周期延长, 并有可能造成混凝土内部温升过高, 影响整个施工进度, 也超过混凝土内外温差限值要求而产生裂缝, 因此埋设蛇形冷却水管或者直线形冷却水管在混凝土内部, 通循环冷却水, 从而促进内部更快的散热, 使混凝土内外温差维持在规定范围以内, 确保大体积混凝土基础内外温差不超过25℃, 今儿避免温差裂缝的发生。

4.5 混凝土的养护措施可在大体积混凝土基础的表

面覆盖一、二层塑料薄膜, 用草帘覆盖两侧, 草帘之间要用迭缝, 根据季节特点定时或定期洒水养护;待混凝土终凝后在上表面四周筑堤, 灌20~30cm的水进行为期15d的养护。

冬期施工要拆除模板时, 首先要确保混凝土表面温度在5℃以下;除了冬期施工以外的施工条件下, 必须将混凝土表面与外界的温差控制在15℃以内再拆卸模板, 拆掉模板后及时回填土, 并且时刻关注气候变化, 以防混凝土表面温度因突降的暴雨、寒潮等恶劣天气的影响而发生急剧的变化, 引发温度裂缝。

5 结束语

大体积混凝土基础工程的施工, 由于水泥水化热引起混凝土浇筑块体内部温度和温度应力剧烈变化, 导致混凝土发生裂缝, 这种现象并不少见, 为保证大体积混凝土基础的施工质量, 必须控制混凝土浇筑块体的内外温差及降温速度, 混凝土块体因水化热引起的温升, 施工技术的关键问题是防止混凝土产生有害的温度裂缝。成功的采取温控施工技术, 采取以防为主;从基础的设计、配合比的设计、混凝土材料的选择、浇筑及混凝土的保温养护、拌制运输及施工过程中混凝土浇筑块体内部的温度和温度应力的监测等各个环节都采用了一系列技术措施, 为大体积混凝土基础施工积累了技术经验, 并取得了较好的技术经济效益。

摘要：大体积混凝土基础在建筑工程中的基础运用越来越多, 本文结合大体积混凝土基础施工问题—裂缝, 分析裂缝产生的原因及其施工方法, 并为确保混凝土施工质量而制定了一些相关措施。并介绍了大体积混凝土基础设计和施工中一系列温控技术措施, 其目的是防止混凝土出现有害的温度裂缝, 为以后的大体积混凝土基础施工提供有价值的技术保障。

关键词：大体积混凝土基础,施工技术,温度控制,裂缝防止

参考文献

[1]YBJ224—91, 块体基础大体积混凝土施工技术规程[S].北京:冶金工业出版社, 1991.

[2]徐荣年, 徐欣磊.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社, 2005.

大体积混凝土温差收缩裂缝通论文 篇5

大体积混凝土产生温差、收缩裂缝的主要原因有以下几点：

(1)水泥水化热引起的温度应力和温度变形。水泥在水化过程中产生大量的热量，使混凝土内部温度升高，因高层建筑基础大体积混凝土单方水泥用量多在400kg以上，1-3天放出的热量相当多，其内部最高温度可达70―80℃，夏季施工时会更高。当混凝土内部与表面温度过大时，就会产生温度应力和温度变形，当这种温度应力超过混凝土内外的约束时，就会产生裂缝;

(2)混凝土收缩与内外约束条件的影响。混凝土在凝结过程中产生收缩，由于受到下部地基的约束而产生拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度即产生垂直裂缝;另外，混凝土内部温度高，热膨胀大，因而中心产生压应力，表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土抗拉强度值和钢筋的约束作用时，同样会产生裂缝。

大体积混凝土温度裂缝控制措施 篇6

关键词大体积混凝土温度裂缝

中图分类号:TU528文献标识码:A

我国《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55—2000)对大体积混凝土的定义是:混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m,或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土;同时判断是否属于大体积混凝土既要考虑厚度这一因素,也要根据工程实际情况考虑水泥品种、强度等级、每立方米水泥用量等其他因素。

1 温度裂缝产生的原因

对于大体积混凝土而言,影响其温度裂缝产生的原因是多方面的,主要有以下几方面:

1.1水泥水化热的影响

水化热就是指水泥在水化过程中释放出来的热量,水泥水化热的大小随水泥品种不同而有所不同,并且释放时间主要集中在水化反应开始后的3~7天内,尤其对于大体积混凝土来讲,因为混凝土内部和表面的散热条件不同,因此混凝土中心温度很高,这样就会形成温度梯度,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的极限抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝。

1.2外界气温

外界气温对大体积混凝土在施工有很大影响。外界温度越高,混凝土的浇筑温度也越高。外界温度下降,尤其是骤降,大大增加外层混凝土与混凝土内部的温度梯度,造成大体积混凝土出现裂缝。因此在大体积混凝土施工期间,只要控制混凝土表面温度与外界气温温差在一定范围内,就可以在一定程度上预防温度裂缝的产生。

1.3混凝土的收缩变形

有关试验研究表明,在混凝土的配合比中,只有约30%的水分是水泥水化所必需的,其余70%是用来满足混凝土的和易性的,而这些水分在混凝土的凝固过程中被蒸发,这些水分的蒸发可以引起混凝土体积的收缩,从而引起裂缝的产生。

2 控制措施

2.1合理选用原材料和配合比

对于大体积混凝土,为有效控制其温度裂缝水泥应尽量选用水化热低、凝结时间长的水泥,优先采用粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等。

外加剂在工程中已得到广泛使用,能有效改善混凝土在某些方面的性能,对于大体积混凝土,可添加适当的缓凝剂、减水剂,延长水化时间,降低水化热的峰值,从而防止温度裂缝的产生和发展。

此外,大体积混凝土的水化热是由于水泥的水化反应引起的,因此,在保证混凝土强度及坍落度要求的前提下,适当提高掺合料及骨料的含量,降低单方混凝土的水泥用量,即使水泥含量最低也是控制温度裂缝的有效措施之一。

2.2大体积混凝土浇筑方案

大体积混凝土的整体性要求比较高,因此浇筑时一般要求连续浇筑分层捣实。施工中一般有三种浇筑方案:(1)对平面尺寸不大的结构可采用全面分层方案,即在第一层全面浇筑浇筑完毕后,再回头浇筑第二层,此时应使第一层混凝土还未初凝,如此逐层连续浇筑,直至完工为止。(2)对结构厚度不大而面积或长度较大的可采用分段分层方案,即在混凝土浇筑时,先从底层开始,浇筑至一定距离后浇筑第二层,如此依次向前浇筑其他各层。(3)对长度较大的结构可采用斜面分层方案,即在要求斜面的坡度不大于1/3,适用于结构的长度大大超过厚度3倍的情况。混凝土从浇筑层下端开始,逐渐上移。

2.3大体积混凝土养护时的温度控制

因为温度裂缝的产生主要是由温差过大引起的,所以在大体积混凝土养护期间,做好测温工作也是非常关键的。在测温过程中,应遵循以下几点:

(1)测温点布置要均匀,尤其是结构的关键部位必须有测温点。

(2)根据厚度的不同,应沿厚度方面合理设置测温点,至少有表层、中层、底层三个测温点。

(3)温差不宜大于20℃。当结构混凝土具有足够的抗裂能力时,不大于25℃。

2.4其它措施

大体积混凝土裂缝控制 篇7

大体积混凝土在施工中, 可能因为内部结构、施工工艺、操作不当等原因, 使砼产生裂缝, 因此, 在大体积砼施工过程中, 裂缝控制普遍问题就必须拿到重要的日程上来, 这是因为混凝土体积大, 聚集的大量水化热会导致混凝土内外散热不均匀, 在受到内外约束的情况下, 混凝土内部会产生较大的温度应力并很可能导致裂缝产生, 最终为工程结构埋下严重质量隐患。因此, 大体积混凝土施工中应严格控制裂缝产生和发展, 以保证工程质量。

1 大体积混凝土裂缝类型及裂缝产生原因分析

大体积混凝土结构裂缝主要包括干燥收缩裂缝、塑性收缩裂缝、自身收缩裂缝、安定性裂缝、温差裂缝、碳化收缩裂缝等下面就这些裂缝产生的原因进行详细分析, 以便根据这些裂缝的成因采取相应的预防措施。

1.1 收缩裂缝混凝土在逐渐散热和硬化过程中会导致其体积的收缩, 对于大体积混凝土, 这种收缩更加明显。

如果混凝土的收缩受到外界的约束, 就会在混凝土体内产生相应的收缩应力, 当产生的收缩应力超过当时的混凝土极限抗拉强度, 就会在混凝土中产生收缩裂缝。影响混凝土收缩的主要因素主要是混凝土中的用水量、水泥用量及水泥品种。混凝土中的用水量和水泥用量越高, 混凝土收缩就越大。水泥品种对干缩量及收缩量也有很大的影响, 一般中低热水泥和粉煤灰水泥的收缩量较小。

自身收缩是混凝土收缩的一个主要来源。自身收缩与干缩一样, 是由于水的迁移而引起的。但它不是由于水向外蒸发散失, 而是因为水泥水化时消耗水分造成凝胶孔的液面下降形成弯月面, 产生所谓的自干燥作用, 导致混凝土体的相对湿度降低及体积减小而最终自身收缩。水灰比对自身收缩影响较大, 一般来说, 当水灰比大于0.5时, 其自干燥作用和自身收缩与干缩相比小得可以忽略不计;但是当水灰比小于0.35时, 体内相对湿度会很快降低到80%以下, 自身收缩与干缩则几乎各占一半。

自身收缩主要发生在混凝土拌合后的初期。因此在模板拆除之前, 混凝土的自身收缩大部分甚至全部已经完成。在大体积混凝土里, 即使水灰比并不低, 自身收缩量值也不大, 但是它与温度收缩叠加到一起, 就要使应力增大, 所以在水工大坝施工时早就将自身收缩作为一项性能指标进行测定和考虑。但是, 许多断面尺寸虽不很大, 且水灰比也不算小的混凝土, 也必须考虑水化热及随之引起的体积变形问题, 以最大限度减少开裂影响, 也需要考虑将温度收缩和自身收缩叠加的影响。

塑性收缩也是大体积混凝土收缩一个主要来源。在水泥活性大、混凝土温度较高或者水灰比较低的条件下, 混凝土的泌水明显减少, 表面蒸发的水分不能及时得到补充, 这时混凝土尚处于塑性状态, 稍微受到一点拉力, 混凝土的表面就会出现分布不规则的裂缝。出现裂缝以后, 混凝土体内的水分蒸发进一步加快, 于是裂缝迅速扩展。所以在这种情况下混凝土浇筑后需要及早覆盖养生。

1.2 温差裂缝混凝土内部和外部的温差过大会产生裂缝。

温差裂缝产生的主要原因是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。温差的产生主要有三种情况:第一种是在混凝土浇筑初期, 这一阶段产生大量的水化热, 形成内外温差并导致混凝土开裂, 这种裂缝一般产生在混凝土浇筑后的第3天 (升温阶段) 。另一种是在拆模前后, 这时混凝土表面温度下降很快, 从而导致裂缝产生。第三种情况是当混凝土内部温度高达峰值后, 热量逐渐散发而达到使用温度或最低温度, 它们与最高温度的差值即内部温差。这三种温差都会产生裂缝, 但最严重的是水化热引起的内外温差。

1.3 安定性裂缝安定性裂缝表现为龟裂, 主要是由于水泥安定性不合格而引起。

2 裂缝的防治措施

2.1 设计措施

2.1.1 精心设计混凝土配合比。

在保证混凝土具有良好工作性的情况下, 应尽可能降低混凝土的单位用水量, 采用“三低 (低砂率、低坍落度、低水胶比) 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、低热和高抗拉值”的抗裂混凝土。

2.1.2 增配构造筋, 提高抗裂性能。

应采用小直径、小间距的配筋方式, 全截面的配筋率应在0.3~0.5%之间。

2.1.3 避免结构突变产生应力集中。

在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。

2.1.4 在易裂的边缘部位设置暗梁, 提高该部位的配筋率, 提高混凝土的极限抗拉强度。

2.1.5 在结构设计中应充分考虑施工时的气候特征, 合理设置

后浇缝, 在正常施工条件下, 后浇缝间距20~30m, 保留时间一般不小于60天。如不能预测施工时的具体条件, 也可临时根据具体情况作设计变更。

2.2 原材料控制措施。

2.2.1 尽量选用低热或中热水泥 (如矿渣水泥、粉煤灰水泥) , 或

利用混凝土的后期强度 (90d~180d) 以降低水泥用量, 减少水化热 (因为每加减10kg水泥, 温度会相应增减1℃, 水化热与水泥用量成正比) 。在条件许可的情况下, 应优先选用收缩性小的或具有微膨胀性的水泥。因为这种水泥在水化膨胀期 (1~5d) 可产生一定的预压应力, 而在水化后期预压应力可部分抵消温度徐变应力, 减少混凝土内的拉应力, 提高混凝土的抗裂能力。

2.2.2 适当搀加粉煤灰。

混凝土中掺用粉煤灰后, 可提高混凝土的抗渗性、耐久性, 减少收缩, 降低胶凝材料体系的水化热, 提高混凝土的抗拉强度, 抑制碱骨料反应, 减少新拌混凝土的泌水等。

2.2.3 选择级配良好的骨料。

骨料在大体积混凝土中所占比例一般为混凝土绝对体积的80%~83%, 因此在选择骨料时, 应选择线膨胀系数小、岩石弹模较低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料。一般来说, 可以选用粒径4mm~40mm的粗骨料, 尽量采用中砂, 严格控制砂、石子的含泥量 (石子在1%以内, 砂在2%以内) 。控制水灰比在0.6以下。还可以在混凝土中掺缓凝剂, 减缓浇筑速度, 以利于散热。另外还可以考虑在大体积混凝土中掺加坚实无裂缝、冲洗干净、规格为150mm~300mm的大块石。掺加大块石不仅减少了混凝土总用量, 降低了水化热, 而且石块本身也吸收了热量, 使水化热能进一步降低, 对控制裂缝有一定好处。

2.2.4 适当选用高效减水剂和引气剂, 这对减少大体积混凝土

单位用水量和胶凝材料用量, 改善新拌混凝土的工作度, 提高硬化混凝土的力学、热学、变形、耐久性等性能起着极为重要的作用。

2.3 施工方法控制措施。

大体积混凝土施工时内部应适当预留一些孔道, 在内部通循环冷水或冷气冷却, 降温速度不应超过0.5℃~1.0℃/h。对大型设备基础可采用分块分层浇筑 (每层间隔时间5d~7d) , 分块厚度为1.0m~1.5m, 以利于水化热散发和减少约束作用。当混凝土浇筑在岩石地基或厚大的混凝土垫层上时, 在岩石地基或混凝土垫层上铺设防滑隔离层 (浇二度沥青胶撒铺5mm厚砂子或铺二毡三油) , 底板高低起伏和截面突变处, 做成渐变化形式, 以消除或减少约束作用。此外, 还应加强混凝土的浇灌振捣, 提高密实度。尽可能晚拆模, 拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上。尽量采用两次振捣技术, 改善混凝土强度, 提高抗裂性。还可根据具体工程特点, 采用UEA补偿收缩混凝土技术。

2.4 温度控制措施。

混凝土温度和温度变化对混凝土裂缝是极其敏感的。当混凝土从零应力温度降低到混凝土开裂温度时, 混凝土拉应力超过了此时的混凝土极限拉应力。因此, 通过应降低混凝土内水化热温度和混凝土初始温度, 减少和避免裂缝风险。

人工控制混凝土温度的措施对早期因热原因引起的裂缝作用不明显。比如表面保温材料保护可以减少内外温差, 但不可避免地招致混凝土体内温度很高, 从受约束而导致贯穿裂缝的角度看, 是一个潜在恶化裂缝的条件。因为体内热量迟早是要散发掉的。另外人工控制混凝土温度还需注意的问题是防止过速冷却和超冷, 过速冷却不仅会使混凝土温度梯度过大, 而且早期的过速超冷会影响水泥———胶体体系的水化程度和早期强度, 更易产生早期热裂缝。超冷会使混凝土温差过大, 引起温差裂缝浇筑时间尽量安排在夜间, 最大限度降低混凝土的初凝温度。白天施工时要求在沙、石堆场搭设简易遮阳装置, 或用湿麻袋覆盖, 必要时向骨料喷冷水。混凝土泵送时, 可在水平及垂直泵管上加盖草袋并喷冷水。

大体积混凝土裂缝控制 篇8

1 工程概况

解州铝厂带箔车间630/1 100×1 300四辊可逆热轧机基础的施工任务, 尽管工程不大, 造价仅有300多万元, 但工序复杂, 技术含量高、施工难度大。该车间的630/1 100×1 300四辊可逆热轧机, 是当时国内第一台超大异型轧机, 其基础混凝土结构复杂、形式多样、标高不一。施工过程中, 针对大体积混凝土测温及裂缝控制重点环节, 采取对应措施, 实施规范操作, 对工程技术和质量实施全过程控制。

以下对大体积混凝土的裂缝控制问题做简单阐述。

2 控制裂缝措施

2.1 保证混凝土的质量

1) 选择合适水泥和严格控制水泥用量, 优先使用低热或者中热的矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥等减少水化热, 我项目采用42.5矿渣硅酸盐水泥, 以减少水泥用量。在满足设计和混凝土可泵性的前提下, 减少水泥用量, 以减少水化热。

2) 严格控制骨料的实际含泥量, 把实际含泥量控制在合理范围内, 还要避免相关杂物混入, 不能应用海沙, 在本研究工程当中, 主要使用的是夏县水洗砂。

3) 应用相应有效的外加剂。

要严格根据工程施工实际情况和方案设计要求, 选择应用合适有效的外加剂, 把适量的外加剂混入到工程混凝土当中。通过合理使用外加剂, 其中的木钙物质可以有效改善混凝土和易情况, 有效减少使用水量, 使得实际水灰比得到有效控制。

4) 在混凝土中掺加粉煤灰以及在混凝土浇筑过程中加入冲洗干净的狗头石, 以降低水泥用量, 减少水化热, 降低混凝土温升, 从而可以降低混凝土所受的拉应力。

5) 要选择有实际作用的工程施工工艺。

在本研究混凝土施工工程当中, 主要是严格按照泵送大体积混凝土实际施工情况选择浇筑方法, 主要选择的方法是“分段分层浇筑”。该浇筑方法的优点是可以通过实现自然流淌, 最终促进斜坡混凝土的有效形成, 与泵送工艺有效融合, 防止实际输送管道被损坏和改装, 从根本上缩短泵送时间, 提升混凝土泌水问题的解决效率, 把浇筑间隔时间控制在初凝最高时间范围之内。

还要结合混凝土泵送具体情况和相关坡度形成情况, 进行振动器有效布置, 出料口振动器的有效设置, 可以使得混凝土上端相关振实问题得到解决, 坡脚振动器的有效设置, 可以提升混凝土下端结构密实性。如今的浇筑技术得到了发展, 因此振动器质量也要不断提升, 从而提升混凝土整体质量。另外在泵送混凝土上, 其水泥浆厚度相对来说是比较大的, 因此必须采取铁滚筒碾压有效措施和压实有效措施, 使得相关收缩裂缝问题得到解决。

6) 把混凝土入模温度调整在合理范围内。

对于大体积混凝土来说, 其相应合适的施工时间是天凉季节, 这样可以有效降低入模温度, 而在温度比较高的夏季进行施工, 必须采取相应有效的降温措施。本工程在冬季施工, 无需降温措施, 也不需要一般冬季施工对原材料进行保温。

7) 本工程施工时基础薄弱环节全部采用δ6钢板, 靠混凝土面焊8@300锚筋作永久性模板, 保证混凝土不开裂。实践证明, 此方法可加快工期, 保证工程质量。

8) 改进施工技术。

在具体的工程施工过程中, 对于插筋部位来说, 必须采取有效的振捣措施和养护措施。在工程施工过程中, 主要的导热部件就是钢筋, 因此导致裂缝问题产生的主要结构也是钢筋, 在钢筋导热过程中, 很可能会出现裂缝问题。另外在结构初凝之前, 还要进行有效抹压, 降低初期裂缝问题出现率, 采取有效的早期养护措施, 增强混凝土抗拉强度。

9) 加强混凝土浇筑后的养护。

等到混凝土浇筑环节结束后, 要在最短时间内进行土回填。在当前的混凝土养护过程中, 回填土是比较有效的混凝土保温保湿方法。本研究当中的工程主要在四周进行了回填土养护, 顶部用麻袋、草帘双层覆盖, 不间断浇水保温保湿, 实际测温混凝土内外温差不大于20℃, 取得了良好的效果。

10) 加强技术管理。

要想有效预防裂缝问题出现, 还要加大技术管理措施, 要有效落实原材料检验工作。在具体的工程施工过程中, 要严格结合实际方案要求进行工程施工, 把施工管理责任落实到个人。要采取有效的预防措施, 避免冷缝问题出现。另外在进行变截面施工之前, 还要有效落实情况预测工作, 保证预测合理性, 切实按照工程施工方案进行施工管理。

11) 有效落实混凝土测温工作, 及时了解混凝土温度变化情况, 可以在基础内进行多个测温点的有效设置, 最好进行T形测温点有效布置, 各个测温点都要对两根封底薄皮测温钢管进行有效设置, 这两根测温钢管长度是不一致的, 要把长管底设置在混凝土中点处, 对实际最高温升进行有效测量, 另一根管底距上表面以下100 mm。

2.2 温度的控制和防止裂缝的措施

要想有效防止裂缝问题出现, 可以采取降低温度应力的措施, 对温度进行有效控制, 具体如下:

1) 在骨料上, 要选择改善骨料, 还要混合相关的混合料, 通过增加适量的塑化剂等降低混凝土水泥实际用量, 避免水化热问题出现;

2) 在实际的混凝土拌合过程中, 要增加适量的水分, 或采取其他方法, 把混凝土浇筑温度控制在合理范围内;

3) 在温度比较高的季节进行混凝土浇筑过程中, 要注意实现浇筑层面有效散热;

4) 要进行水管有效埋设, 增添适量的冷水, 达到降温目的;

5) 要把拆模时间控制在合理范围内, 在气温骤降情况下, 采取表面保温措施, 防止混凝土表面出现温度梯度变化相关问题。

2.3 改善约束条件, 削减温度应力

1) 垫层涂刷沥青隔离层;

2) 合理的分缝分块;

3) 避免基础过大起伏;

4) 合理的安排施工工序, 避免过大的高差和侧面长期暴露。

2.4 改善混凝土的性能, 提高抗裂能力

加大混凝土养护力度, 避免混凝土表面干缩问题产生, 必须保证混凝土质量达标, 还要防止混凝土贯穿裂缝问题出现, 损坏混凝土结构整体稳定性。

2.5 把握新浇混凝土拆模时间

在具体的混凝土工程施工过程中, 对于模板周转率来说, 要想有效提升的话, 必须实现新浇筑混凝土在最早时间内拆模。可选择以下方法:1) 采用永久性模板;2) 在拆除模板后及时在表面覆盖一层轻型保温材料, 如泡沫板等。对于防止混凝土表面产生过大的拉应力具有显著的效果。

2.6 选择合适的外加剂

要想从根本上提升混凝土质量, 避免混凝土裂缝问题出现, 必须选择合适的外加剂, 从而有效改善混凝土耐久情况。其中选择质量达标的减水防裂剂就可以有效降低混凝土用水量, 使得工程混凝土强度得到有效控制, 降低实际水泥用量和泌水量, 避免沉缩变形问题出现, 使得水泥浆和骨料之间有效粘结, 增强混凝土抗裂功能和抗拉强度, 最终提升混凝土的实际密实性和抗碳化性, 避免混凝土出现碳化收缩问题, 改善混凝土缓凝情况, 降低塑性收缩等相关问题, 避免水分蒸发。

3 混凝土的早期养护

在混凝土早期养护过程中, 采取有效的混凝土保温措施是比较重要的, 可以有效降低混凝土裂缝问题出现率。

1) 应当避免混凝土内部温度和外部温度差距过大, 导致混凝土裂缝问题出现。2) 对于混凝土施工温度来说, 在施工期和使用期, 要保证前者最低温度在后者稳定温度以上, 从而降低混凝土裂缝问题出现率。3) 要避免老混凝土过冷度和湿度过大, 降低新老混凝土间存在的相应约束力。4) 在混凝土施工过程中, 要避免沉缩裂缝相关问题出现, 在实际的大体积混凝土施工过程中要保证振捣足够密实, 还要采取有效的抹压实措施, 使得混凝土表面得到有效覆盖。

大体积混凝土的裂缝控制 篇9

随着城市经济的飞快发展, 越来越多的超级建筑出现在人们的生活中, 这不得不说是人类创造的奇迹。然而超级建筑也不是无本之木、无源之水。伴随着超级建筑的超级需求, 一系列新的问题随之而来, 笔者在本文中探讨的大体积混凝土也如此。

大体积混凝土我国目前尚无明确定义。日本建筑学会标准 (JASS5) 规定“结构断面最小厚度在80 cm以上, 同时水化热引起混凝土内部的最高温度与外界气温之差预计超过25℃的混凝土, 称为大体积混凝土”。美国混凝土学会 (ACI) 规定“任何就地浇筑的大体积混凝土, 其尺寸之大, 必须要求解决水化热及随之引起的体积变形问题, 以最大限度减少开裂”。

巨大的体积, 在热的作用下, 高热处必将产生巨大的膨胀。水化过程中混凝土强度尚低, 在如此大的体积变化下, 开裂似乎就不是一个可以忽视的问题。通缝的出现、钢筋的锈蚀, 带来的不仅仅只是工期的延长和美观的影响, 更是质量与寿命的可怕影响。

因此, 大体积混凝土施工中的温度监控是控制裂缝产生的关键, 也是确保建筑施工质量的关键之一。

1 原因分析

1.1 水泥选用不当, 水化热过高

水泥水化热引起温度应力和温度变形而产生裂缝。水泥水化过程中产生大量热量, 水泥水化放热量达120 cal/g, 混凝土内部升温约在30℃以上。当混凝土内部与表面温差大时, 就产生温度应力和温度变形。混凝土内部的温度应力与混凝土厚度及水泥用量、品种有关, 混凝土结构尺寸愈大、厚度愈厚, 温度应力愈大, 引起裂缝的可能性愈大。

1.2 混凝土内外约束条件的影响

大体积钢筋混凝土与地基浇筑在一起, 当结构产生温度变形时, 受到地基的限制, 将产生外部约束应力;当混凝土升温时, 产生膨胀变形约束, 中心产生压应力, 此时混凝土弹性模量小, 徐变和应力松驰度大, 使混凝土与地基连接不牢固;当温度下降时, 中心产生较大拉应力, 此时混凝土抗拉强度低于温度产生的拉应力时, 混凝土将出现垂直裂缝, 此裂缝往往是贯穿性裂缝, 这将影响到结构安全度和使用功能, 是致命的裂缝。当混凝土内部由于水泥水化热而形成结构中心升温高, 热膨胀大, 中心产生压应力, 表面产生拉应力, 当拉应力超过混凝土的抗拉强度和钢筋的约束力时, 同时也会产生深层裂缝, 是非贯穿性裂缝也会影响使用年限。

1.3 外界气温度化的影响

大体积混凝土在施工阶段, 常受到外界气温变化的影响, 外界气温越高, 浇筑温度也愈高;当气温下降, 特别是气温骤降时, 会大大增加外层与混凝土内部的温度梯度, 会造成温差与温度应力, 使大体积混凝土出现裂缝。

1.4 混凝土的收缩变形的影响

1) 混凝土塑性收缩变形发生在混凝土硬化之前, 混凝土仍处于塑性状态, 主要是上部混凝土的沉降受到钢筋和骨料限制或平面面积较大的混凝土, 其水平方向的减缩比垂直方向更难, 这就会形成不规则的深层裂缝, 这种裂缝通常互相平行。

2) 混凝土的体积变形, 混凝土在终凝后体积产生变化, 有可能产生收缩或膨胀, 随之温度变化而变化。

3) 干燥收缩是混凝土中的水份80%要蒸发, 仅20%水份是硬化所需。随着水份蒸发就会出现干燥收缩, 表面干燥收缩快, 中心干燥收缩慢, 表面收缩应力受到中心收缩应力的约束, 表面产生拉应力而出现裂缝。

4) 混凝土匀质性影响, 配合比不严格计量, 其坍落度, 外加剂, 骨料粒径不同及振捣密实度不同, 造成混凝土的弹性模量不同, 形成收缩变形不均匀现象, 导致应力集中而引起裂缝。

5) 结构造型差异悬殊, 厚度差别较大或留孔、留槽都会产生应力集中而形成裂缝。

2 控制过程

2.1 材料

1) 水泥品种。经过比较, 用P.O 32.5号普通硅酸盐水泥, 水泥物理性能详见表1。

2) 外加剂。工程采用高效泵送剂, 经检测混凝土的减水率≥20%, 初凝时间 (20℃) ≥5 h。在上闸首廊道混凝土中采用HLC-Ⅰ防渗抗裂剂, 掺量为胶凝材料 (水泥+粉煤灰+HLC-Ⅰ) 的8% (即内掺法) 。

3) 粉煤灰。经对比选用的粉煤灰, 其技术指标见表2, 检验结果表明该粉煤灰属于Ⅱ级灰品质, 比重为2.05g/cm3。

掺加粉煤灰后可改善混凝土的后期强度, 但其早期抗拉强度及早期极限拉伸值均有少量的降低。因此对早期抗裂要求较高的工程, 粉煤灰掺入量应少些, 否则表面易出现细微裂缝。

4) 粗、细骨料选择。选用当地的玄武岩作为粗骨料, 其中粒级5~16 mm占30%, 粒级16~31.5 mm占70%, 经筛分试验表明所用碎石符合5~31.5 mm连续级配。控制含泥量≤1%, 针片状颗粒≤10%。选用宿迁的中砂作为细骨料, 细度模量为2.80, 控制含泥量≤2%, 混凝土配合比见表3。

2.2 施工工艺

1) 浇筑方法。根据划分的3个施工段确定总体浇筑顺序。浇筑方法采用“斜面分层、薄层浇捣、循序推进、一次到边”连续施工的方法, 每个泵负责一定宽度范围的浇筑带, 各泵浇筑带前后略有错位, 形成阶梯式分层推进局面, 以提高泵送工效。简化混凝土泌水处理, 确保上下混凝土层的结合。对于第3段2 400 m3混凝土的浇筑, 采取3台泵、36辆运输车, 通过对每泵混凝土方量的统计, 控制每泵泵送量为25~30 m3/h, 避免施工中冷缝的出现。

2) 振捣。根据混凝土泵送时自然形成的流淌斜坡度, 在每条浇筑带的浇捣面前、中、后各布置3台振动器, 第1台布置在混凝土卸料点, 振捣手负责出管混凝土的振捣, 使之顺利通过面层钢筋流入底层;第2台设置在混凝土斜面的中间部位, 振捣手负责斜面混凝土的密实;第3台设置在坡脚及底层钢筋处, 因底层钢筋间距较密, 振捣手负责混凝土流入下层钢筋底部, 确保下层钢筋混凝土的振捣密实。振捣手振捣的方向为:下层垂直于浇筑方向自下而上, 上层振捣自上而下, 严格控制振动棒移动的距离、插入深度、振捣时间, 避免各浇筑带交接处的漏振。

3) 泌水处理。流动性的混凝土在浇筑过程中, 上涌的泌水和浆水顺着混凝土坡脚流淌到坑底, 故我单位采取的措施是在混凝土垫层施工时, 使其施工成一定的坡度, 使大量的泌水顺垫层坡度流入到周围的排水沟盲沟, 通过积水坑排放到基坑外, 当混凝土的坡脚接近后浇带、模板顶端或底板面标高时, 要求振捣手改变混凝土的浇筑方向, 即由顶端往回浇筑, 与斜坡面形成一个积水潭, 用软管及时排除最后的泌水。

4) 表面处理。泵送混凝土由于强度高, 表面水泥浆较厚, 故在混凝土浇筑后至初凝前, 应按初步标高进行拍打振实后用长木尺抹平, 赶走表面泌水, 初凝后至终凝前, 用木蟹打压实, 紧跟着用铁抹刀抹光闭合收水裂缝。

5) 底板混凝土后浇带处理。常规后浇带处理存在的问题是, 在底板大体积混凝土施工中, 有较多的混凝土浆等通过隔离钢板网流入后浇带内, 而底板钢筋的贯穿给后浇带内的后期清理带来困难。因此本工程中采用了以下措施: (1) 在后浇带下设加强止水部分, 加深形成一条深200 mm排污沟, 并向二端找坡; (2) 在排污沟内有少许砂浆难以完全清出, 由于设置的排污沟比底板要深200 mm, 亦可让其留在排污沟内, 对结构也不会产生影响; (3) 后浇带的浇筑时间、混凝土级配要求等必须满足设计要求; (4) 应特别注意后浇带附加防水区处的止水施工质量, 止水带的选材必须严格, 接长不留隐患; (5) 在后浇带加强止水部分的垫层上加铺防水卷材, 并向每边延长500 mm以上; (6) 后浇带处钢筋不断开, 侧向采用双层钢板网作侧模; (7) 后浇带留置完毕, 马上铺盖木板, 以防杂物掉入造成清理困难。

3 养护

3.1 一般养护

大体积混凝土的裂缝特别是表面裂缝, 主要是由于内外温差过大产生的。浇筑后, 水泥水化热使混凝土温度升高, 表面易散热温度较低, 内部不易散热温度较高, 相对地表面收缩内部膨胀, 表面收缩受内部约束产生拉应力。对大体积混凝土这种拉应力较大, 容易超过混凝土抗拉强度而产生裂缝。因此, 加强养护是防止混凝土开裂的关键之一。在养护中要加强温度监测和管理, 及时调整保温和养护措施, 延缓升降温速率, 保证混疑土不开裂。养护需要7天以上 (浇筑完7天内是混凝土水化热产生的高峰期) , 具体时间将根据现场的温度监测结果而定。

1) 混凝土浇筑完毕后即转入养护阶段, 此时浇筑混凝土的水化作用已基本确定, 温度的控制转为对降温速度和内外温差的控制, 这可通过给浇筑体表面覆盖保温材料进行保温养护来实现。覆盖材料可采用草袋, 也可用水直接覆盖在基础表面, 本项目采用了水覆盖法。

2) 采用蓄水养护, 蓄水深度取50 cm以上。在升温阶段, 蓄水层能吸收混凝土的大量水化热、减少外部低温环境的影响, 起到保温养护与间接散热、降温的双重作用。在降温阶段, 蓄水层能起到延缓混凝土内部的降温速度、减少混凝土表面的热扩散、保持均匀散热的作用, 能有效地防止混凝土因急剧降温而产生的裂缝。经验证明该方法效果较好。

3) 冷却水管使用完毕后用与承台强度等同的水泥浆封闭。

3.2 冬季养护

冬末春初, 气温变化大, 早晚温差大, 初春雨量多。根据有关工程经验加之理论计算, 采取塑料薄膜与草袋相间覆盖的方法, 随混凝土的浇筑顺序, 在每一段混凝土表面收光后, 即混凝土处于硬化阶段时, 及时铺上塑料膜作为密封层, 防止混凝土热量流失使之表面处于湿润, 然后铺上草袋。根据测温报告数据, 采用2层草袋2层薄膜。为防止气温骤变影响, 在混凝土升温和早期降温过程中, 有控制地加强保温层, 在混凝土降温中期, 为加快降温速率, 采取白天掀开部分保温层, 晚间再覆盖的做法, 混凝土降温后期则采取逐日掀开保温层的做法。如有需要, 可在埋设冷却水管时在混凝土中一起布设测温点, 并在养护中通过量测测温点的温度, 用于指导降温、保温工作的进行, 从而控制混凝土内外温差在20℃左右。

3.3 监测要求

混凝土内部埋设热电偶, 每两小时观测一次, 随时掌握混凝土在浇筑过程和养护期的温差变化, 指导调节保温层厚度, 实现动态监控和动态调整。

3.4 其他工作

施工期重视和做好天气预报资料的收集、应用工作, 向当地气象部门订购中短期天气预报资料。

遇到低温天气施工, 要保证混凝土入仓温度不低于5℃, 高温季节施工, 要控制混凝土入仓温度不高于30℃, 并特别注意对混凝土表面温度进行控制, 底板混凝土内外温差不大于20℃, 廊道混凝土内外温差不大于15℃。

4 结语

从工程的施工控制可知, 控制温度裂缝应根据工程的具体情况选择施工措施, 可以采用控制大体积混凝土水泥用量、选用低水化热水泥、掺加合适的外加剂、优化混凝土配合比、完善浇注工艺、以及加强养护工作和温度检测工作等方法。面对应用日益广泛的大体积混凝土工程, 我们必须不断总结经验, 完善技术措施, 从而使大体积混凝土施工走上成熟和规范化的道路。

参考文献

[1]叶琳昌, 沈义.大体积混凝土施工[M].北京:中国建筑工业出版社, 1987.

[2]段峥.现浇大体积混凝土裂缝的成因与防治[J].混凝土, 2003 (8) .

[3]彭圣浩.建筑工程质量通病防治手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 2002.

大体积混凝土裂缝控制技术 篇10

1 采用最优砼配合比

1) 为保证大体积砼施工质量, 在设计许可的情况下, 建议用60天的砼后期强度来代替28天的标准强度, 每立方米砼可减少数十公斤水泥, 降低水化热4~7℃, 优先选用水化热较低的水泥, 如矿渣硅酸盐水泥等, 在保证强度的基础上尽量减少水泥用量, 以达到减少水化热及减少砼收缩的目的。2) 在满足砼和易性的前提下, 尽量降低砂率, 如在砼级配中采用双掺技术 (减水剂和Ⅰ级磨细粉煤灰) , 不仅可以降低水化热, 也增加砼可泵性, 延缓凝固时间。3) 在配合比设计中, 在保证砼强度的基础上, 要尽量采取措施降低砼水化热, 从而减少砼的收缩量。如通过采用硅酸盐水泥并掺入大量粉煤灰, 可以大大降低水泥用量, 并且可以有效预防碱—集料反应, 此外, 通过掺入砼膨胀剂, 可以提高砼的抗裂抗渗性能, 从而降低砼开裂的概率。4) 根据设计要求、原材状况运输距离、气候变化、工程情况等因素, 由试验室动态掌握并控制砼配合比配置过程, 同时还需要根据实践经验进行动态调整配合比。

2 选择合适的浇筑方法

1) 严格控制砼的浇筑温度, 防止砼内部温度过高产生温度裂缝, 要降低砼的浇筑温度, 需要对砼从搅拌机出料、卸料、泵送、浇筑、振捣、抹平等工序一一加以控制。a.降低砼的出机温度:由于对砼出机温度影响最大的是石子及水的温度, 砂的温度次之, 水泥的温度影响相对小;此外, 通过在砂石堆场上搭设简易遮阳棚, 并且在进料前用冷水冲洗骨料, 可以大大降低降低砼的出机温度。b.选用砼供应的砼搅拌站设置应离施工浇筑现场较近的地点, 尽量缩短砼在路上的运输路线。c.在砼输送泵上面搭设遮阳棚, 在整个砼的输送管道上履盖草包等隔热材料, 且经常喷洒冷水降温。2) 商品砼具有流动性大的特点, 施工中采用斜面浇筑方法 (分段定点, 一个坡度, 薄层浇筑, 一次到顶, 循序推进) , 可以有效防止砼表面出现有害裂缝;此外, 通过采取加大浇筑强度 (确保每小时砼供应量) 等措施以利缩短浇筑时间, 砼振捣时, 应组织好振捣棒的走向, 控制振捣时间保证砼振捣密实以及防止漏振、过振, 以控制砼内外温差、减少砼变形。3) 本工程采用泵送商品砼对底板大体积砼进行浇筑, 为保证连续浇筑砼, 避免施工冷缝的出现, 施工时, 密切配合砼生产厂家, 精心组织砼的生产及运输, 在浇筑砼时, 采用三台 (一台备用) 砼汽车泵, 同时配合施工, 以确保砼连续输送施工, 保证砼施工质量;此外, 采取二次振捣方式, 特别是标高变化部位和构件转角处更需注意, 二次振捣后随即用长刮尺刮平, 当初凝后、终凝前用木蟹反复搓平压实, 最后用磨光机打平, 这样可以较好地控制砼表面微裂缝。

3 加强砼保湿保温养护

1) 砼最高温升计算:Tmax=T0+WF/50+α (Wc/10)

式中:α为普通硅酸盐42.5#水泥的系数 (取1.15) , Wc为水泥用量 (300Kg) , WF为粉煤灰用量 (120Kg) , T0为砼入模温度 (25℃, 进行水与原材料降温控制) , 于是:

在以上砼内部最高温升值的计算中, 只考虑砼入模温度和单方胶凝材料用量两个主要因素。

2) 养护材料厚度计算。麻袋养护材料的厚度, 由下式计算可得:

式中:δ为毛毡厚度 (m) , λ为麻袋的导热系数 (0.07W/ (m·K) ) , H为大体积砼厚度 (1m) , K为传热系数修正值 (1.3) , Ta为砼与养护材料接触面温度 (当砼内外温差控制在25℃时, Ta=Tmax-25=61.9-25=36.9℃) , Tb为施工时大气平均气温 (25℃) , λ1为砼的导热系数 (2.3W/ (m·K) ) , 于是:

通过理论计算, 砼施工修面完成后, 布置滴水养护管, 覆盖二层塑料薄膜和四层麻袋, 集水坑、电梯井及底板侧壁, 拆模后挂塑料薄膜和麻袋, 其可控制砼内外部温差值在25℃以内。砼浇筑完成12小时后, 应及时养护, 大体积砼底板, 在其浇筑后的6小时内, 采用晒水养护, 覆盖上下1层塑料薄膜, 盖两层麻袋养护时间不少于14天, 完全可以保证砼内部与其表面温差不超过25℃的要求, 可保证砼不出现裂缝。由于底板的方量大, 浇筑时间长, 对于先浇部分的砼要及时进行养护, 时间为14天以上。

4 测温控制

1) 测温原理:自动测温的关键部分是温度传感器, 温度传感器是由硅扩散电阻, 封闭做成的, 它的灵敏度是0.6%/℃, 这种密封传感器可以放在砼土当中, 通过耐温导线将其变化的信号引出。2) 测温点的布置。根据底板的外型进行测温点的布置, 布置的测温点应能将整个底板覆盖起来, 在每个测温点按4处 (砼表面及砼上中下) 布置4个测温感应器 (深坑处垂直方向布置6个传感器) , 以便把同一立面上不同层次的砼内外温度差直接反映出来。3) 根据测温结果采取措施。根据测温点测到的温度数据, 在砼升温及降温过程中, 如砼内外温差值较小而砼表面温度与周围环境温差大于25℃时, 为了防止表面出现温度裂缝, 应在减少保温层, 如砼表面温度与周围环境温差较小而砼内外温差值超过25℃, 为了防止贯穿结构裂缝, 应在加盖保温层。

5 结束语

大体积砼结构容易出现裂缝, 因此, 在大体积砼工程中, 必须通过多方面的措施进行控制, 尤其是对温度的控制, 在本工程大体积砼施工过程中, 由于采取合理有效的温控措施, 工程未出现贯穿性裂缝, 整体施工质量良好。

参考文献

[1]吴德均.大体积砼温度监测与防控技术[J].工业建筑, 2013.

[2]朱为勇等.大体积砼浇筑后温度变化的计算[J].建筑技术, 2013.

[3]徐艳华.大体积砼水化热工程实例分析[J].四川建筑科学研究, 2013.

大体积混凝土裂缝成因控制措施 篇11

关键词：大体积混凝土；控制裂缝；措施；配合比

１ 工程概况

某工程东西向长80m，南北向长50m，底板厚1.8m，双层双向钢筋，采用C30、S8抗渗混凝土，混凝土总量8600m3，必须一次性浇筑成型。设备使用过程中对底板有抗浮、刚度、裂缝控制、沉降均匀等方面较为严格的要求。

结合已经建立的理论体系，分析大体积混凝土裂缝产生的主要原因，提出了分块施工、优化配合比设计、采用中低水化热的矿渣水泥及“双掺”技术、设置循环冷却水管、严格控制混凝土入模温度及养护温度等有利于控制大体积混凝土施工过程中各项裂缝开展的措施，有效地解决了控制大体积混凝土裂缝的问题。

２ 裂缝产生的成因

2.1 水泥的水化热

水泥在水化过程中要产生大量的热量，是大体积混凝土内部热量的主要来源，大体积混凝土内部的热量不如表面的热量散失得快，很容易造成内外温差过大，当其所产生的温度应力大于混凝土本身的抗拉强度时就可能会产生裂缝，这是大体积混凝土产生裂缝的最主要成因。

2.2 地基作用力

大体积混凝土与地基浇在一起，由于温度的变化混凝土会出现膨胀或者收缩，此时受到地基的作用会产生相应的压应力或拉应力，由于混凝土的抗压性能优于抗拉性能，所以在受压时一般不会出现裂缝，而在受拉时，当拉应力大于混凝土的抗拉强度时，就会在混凝土中出现垂直的裂缝。

2.3 外界气温变化

大体积混凝土在施工期间，大体积混凝土内部温度取决于浇筑温度、水泥水化温度和散热温度，当外界温度骤然变化（特别是骤然下降）时，就会迅速增加大体积混凝土内外温差，产生较大的温度应力，造成大体积混凝土出现裂缝。

2.4 混凝土的收缩变形

混凝土的拌和水中，只有约20％是水泥水化所需要的，其余80％都被蒸发，这部分水的蒸发是引起混凝土收缩的主要原因之一，当收缩变形受到约束时，就会因收缩应力而产生收缩裂缝。

３ 控制裂缝的一些施工技术措施

3.1混凝土配合比设计

对配合比设计的主要要求是：既要保证设计强度，又要大幅度降低水化热；既要使混凝土具有良好的和易性、可泵性，又要降低水泥和水的用量。

混凝土的热量主要来自水泥水化热，因而选用低水化热的矿渣硅酸盐水泥配制混凝土较好；精心设计混凝土配合比，采用掺加粉煤灰和减水剂的“双掺”技术，减少每m3混凝土中的水泥用量，以达到降低水化热的目的。

（１）选用水化热低的32.5MPa矿渣水泥，水泥用量仅为340kg∕m3。

（２）大掺量Ⅰ级粉煤灰掺量高达100kg∕m3，占水泥用量的29％，占胶凝材料总量的21％。在大体积混凝土中掺粉煤灰是增加可泵性、节约水泥的常用方法。

3.2 采用大粒径粗集料

选用适宜的骨料，施工中根据现场条件尽量选用粒径较大，级配良好的粗骨料；选用中粗砂，改善混凝土的和易性，并充分利用混凝土的后期强度，减少用水量。

3.3 设置冷却水管

在大体积混凝土中间部位预设蛇形冷却水管，强制降低混凝土水化热温度：冷却水管为φ32mm的薄壁钢管，按照蛇形布置。每层冷却水管间距为1ｍ，同一层每根水管间距为1ｍ，外侧水管距混凝土外边缘距离按0.5ｍ控制。冷却水管使用前应进行压水试验，防止管道漏水、阻水；混凝土浇筑到各层冷却水管标高后即开始通水，各层混凝土峰值过后即停止通水，通水流量应达到25L／min，通水时间根据测温结果确定；严格控制进出水温度，在保证冷却水管进水温度与混凝土内部最高温度之差不超过30℃条件下，尽量使进水温度最低；待主通水冷却全部结束后，应采用同标号水泥浆或砂浆封堵冷却水管。

３.４预测温度、设计养护方案

在约束条件和补偿收缩措施确定的前提下，大体积混凝土的降温收缩应力取决于降温值和降温速率。降温值＝浇筑温度＋水化热温升值－环境温度。为了防止大体积混凝土裂缝的产生，通过计算预测了混凝土的浇筑温度、混凝土温升值的可能产生应力，并据此制定了降低混凝土温差的控制措施，预先制定减缓降温速率的方案和一旦出现意外情况的应急措施。

其中，Ｗｃ为混凝土级配中水泥用量；Ｑ为水化热值；ξ为散热系数；FＡ为粉煤灰质量。

当混凝土厚度超过３ｍ时，计算值与实测值偏差过大。建议把（２）式改为：

（3）

三个公式有三种不同的计算结果，在实际施工计算时要考虑具体情况灵活运用。在考虑施工、养护方案时，均按最不利的情况考虑，以求稳妥。

（２）混凝土中心温度值：Ｔ１＝Ｔ２＋ΔＴ（ｔ），因为ΔＴ（ｔ）计算值较高，夏季的浇筑温度Ｔ１应采取措施降下来。如果不采取水中加冰等降温措施，计算得混凝土拌和温度：Ｔｃ＝ΣＴｉ·Ｗｉ。Ｃｉ／ΣＷｉ·Ｃｉ＝29.1℃。混凝土的出机温度：Ｔｊ＝Ｔｃ－0.16（Ｔｃ－Ｔｄ）＝30.1℃。混凝土浇筑温度：Ｔｊ－Ｔ１＋（Ｔｑ－Ｔ１）（A1＋A2＋…）＝29.7℃。这个温度是昼夜平均浇筑温度，如果白天最高气温是35℃，这时的浇筑温度Ｔｊ＝31.4℃。为了降低Ｔｊ，可采取如下措施：料場石子进仓前用凉水冲洗，水泥在筒仓内存放15d以上，晴天泵管用湿岩棉被覆盖，气温高时拌和水中加冰降温。其中，拌和水中加冰效果最好。

3.5确定保温材料的厚度，预测混凝土表面温度

据（3）式计算，混凝土中心最大温升达47.3℃，假如浇筑温度是30℃，混凝土中心温度将达77.3℃。如果环境平均温度Tｑ=（35＋23）/2=29℃。两者平均温差将有48.3℃，这是不允许的。解决办法是在混凝土浇筑完毕后在其表面覆盖材料保温，使表层混凝土温度提高，达到减小混凝土内表温差的目的。一般要求混凝土内表温差Ｔ１－Ｔ２≤25℃，对于较厚的混凝土，此温差值可适当放宽。由此可见，即使在炎热的夏季，大体积混凝上在降温阶段要“保温”养护。经过计算，提出两种养护方案供施工时选择，一种是盖一层塑料薄膜和一层3cm厚的防水岩棉被，另一种是蓄水2～12cm养护，深度随当时混凝土内外温差增减。实际施工中，采用第一种养护方案效果很好。塑料薄膜很有效地保证了混凝土表面的潮湿，既保证了表层混凝土的强度增长，又使前21d的降温阶段不致出现干燥收缩，保证了微膨胀剂充分发挥补偿收缩的作用。

４结束语

大体积混凝土在目前的建筑工程中越来越被广泛应用，占有着日益重要的位置，因此如何防止大体积混凝土产生裂缝成为越来越重要的研究课题。针对裂缝产生的原因，对症下药制定出合理的控制措施并结合工程的实际特点灵活的操作，就能有效的防止大体积混凝土裂缝的产生，确保工程的最终质量。

参考文献:

[1]蔡恒茂，孙昌玲．大体积混凝土温度收缩裂缝控制[J]．工程与建设，2007，21（5）:744－747．

[2]慕欣，关群，王国宪．大体积混凝土温度裂缝控制的实例[J]．工程与建设，2007，21（1）：53-56．

浅谈大体积混凝土裂缝 篇12

混凝土结构温度裂缝展开机理是结构承受温度作用后要产生温度变形, 若温度变形能自由发展, 结构内将不产生温度应力, 也就不会出现温度裂缝, 若温度变形受到压束力而不能自由发展, 则结构内将产生温度应力, 温度应力大于混凝土抗拉强度时, 就产生温度裂缝。

在大体积混凝土施工中将使用大量水泥, 水泥在水化过程中产生大量的热量, 是大体积混凝土内部的主要热量来源, 试验证明, 每克普通水泥放出的热量可达50 0J, 由于大体积混凝土截面厚度大、体积大, 相对散热面积小, 水化热不易散发而聚集在结构内部, 导致混凝土内部急剧升温, 水化热引起的温升与混凝土单位体积、水泥用量和水泥品种有关, 混凝土厚度愈大, 水泥用量愈多, 水泥早期强度愈高, 混凝土内部的温升愈快, 水泥水化热1-3天放出的热量最多, 大约占总热量的50%, 随着水泥水化过程的继续, 混凝土内部随之而来的会是降温过程, 就在这升温和降温的过程中, 有下述原因产生裂缝:

1、内外温差。混凝土内部热量积聚不易散发, 外部则散热较快, 无论在开始升温或降温过程中, 混凝土表面温度总低于内部温度, 即使在混凝土硬化后期, 水化热散尽, 结构温度也接近周围气温。这时若受寒潮影响, 气温剧降, 结构表面急冷, 仍会产生内外温差, 温差造成内部和外部热胀冷缩的程度不同, 就在混凝土表面产生抗应力 (又称内压束力) , 当温差大到一定程度时, 混凝土表面会产生裂缝, 温度应力于温差的大小成正比, 尽可能减少温差是温度裂缝控制的主要措施之一。

2、收缩作用。温升造成热胀, 降温产生冷缩, 混凝土在浇捣过程中, 因其处于流动状态或是有很低的强度, 水化热造成热胀受到的约束很小, 混凝土硬化后发生的收缩 (此时还有干缩) , 将受到地基的强大约束, 产生很大的外约束力, 当基础内产生的抗应力, 超过此时的混凝土的极限抗拉强度时, 就会在基础内部产生裂缝。表面裂缝于内部裂缝叠加起来, 就可能贯穿结构的整个截面, 对结构造成严重危害。

混凝土是多项结构的非均匀质体, 要想其不出现任何裂缝是不可能的, 但必须防止影响结构正常使用的有害裂缝出现。由前面内容分析可见, 水泥品种、外加剂、骨料、温度应力等是混凝土出现裂缝的主要原因, 其中温度应力是混凝土前期裂缝的主要原因。

综上所述, 大体积混凝土裂缝的主要原因还是温度裂缝引起, 因此, 控制温度裂缝的产生归纳为以下六个方面:

1、选用中热或低热水泥品种。混凝土升温的热源是水泥水化热, 选用中低热的水泥品种是控制混凝土温升的最基本的方法, 一般采用水化热比较低的矿渣硅酸盐水泥。

2、掺加外加剂。大体积混凝土中掺入的外加剂一般是粉煤灰, 粉煤灰本身的火山活性作用, 生成硅酸盐凝胶, 作为胶结材料的一部分起到增强作用, 在混凝土用水量不变的条件下, 由于粉煤灰颗粒呈球状, 并具有“滚珠效应”, 可以起到显著改善和易性效能, 若保持混凝土拌和物与原有的流动性不变, 则可减少水量, 起到减水效果, 从而可提高混凝土的密实性和强度, 掺入适量的粉煤灰, 还可以大大改善混凝土的可泵性, 降低混凝土的水化热。

3、骨料的选择。大体积混凝土砂石的总量约占混凝土重量的85%, 正确选砂石对混凝土的质量、节约水泥用量、降低水化热都很重要。主骨料一般采用碎石, 粒径5-25mm, 含泥量不大于1%, 选用粒径较大、级配良好的石子配制混凝土, 和易性较好, 抗压强度较高, 同时可以减少用水量10%左右, 同时也相应减少水泥用量, 使水泥水化热减少, 降低混凝土温升, 并可减少混凝土收缩。

4、控制混凝土出机温度和浇捣温度。混凝土出机温度影响最大的是石子温度, 砂温度次之, 水温度影响最小, 为了降低混凝土的出机温度, 其最大有效的办法就是降低石子温度, 如在气温较高时, 为防止太阳的直接照射, 可在砂石堆放处搭设简易遮阳装置, 温度可降低3-5度。

5、加强养护, 延缓混凝土降温速度。大体积混凝土浇筑后, 加强表面的保湿保温养护, 对防止混凝土裂缝具有重大作用, 保湿、保温养护的目的有三个:一是减少混凝土内外温差, 防止出现表面裂缝:二是防止混凝土受冷产生贯穿裂缝;三是延缓混凝土冷却速度, 以减少新老混凝土的上下层约束, 总之, 在混凝土浇筑后, 尽量以适当材料加以覆盖, 采用保温保湿措施, 既可以减少升温阶段的内外温差, 防止产生表面裂缝, 又可以使水泥顺利水化, 提高混凝土的极限拉伸值, 防止产生过大的温度应力和温度裂缝。

6、波纹管导水降温。如浇捣的底板混凝土体积很大, 那么我们就要考虑布管降温。为了将大体积混凝土内部大量水化热迅速排出体外, 以控制降低混凝土内部的温度, 减少混凝土内外温差的目的, 必须采用波纹管导流系统, 即当混凝土内温度升高时, 可以通过加大波纹管进水管水压 (即改变循环水的流动速度) , 迅速将水化热排至体外, 完全控制混凝土内外温差, 降低混凝土的热胀冷缩程度, 减少混凝土收缩量, 达到控制温差裂缝的最好效果。

摘要：我国改革三十年来, 全国各大城市和一批中等城市普遍兴建了大量的高层建筑, 由于高层建筑荷载大, 在高层建筑的基础工程中, 常采用混凝土体积较大的箱形基础或筏形基础, 桩基的上部也有厚度较大的承台。