大體積混凝土施工中控制裂縫技術

摘要：隨著大體積混凝土結構的廣泛應用，在其施工過程中出現的裂縫問題必須得到我們的重視。本文對大體積混凝土施工中裂縫的成因及極其控制措施作了分析探討，供同行參考。

關鍵詞：裂縫成因 控制技術

1.引言

科技的不斷進步帶動了高層建筑和大跨徑橋梁的發展，促使大體積混凝土結構的應用愈加廣泛。而不正確的施工方法和低效率的控制措施，極易導致在施工過程中混凝土的內外溫差大于25℃，造成大面積的混凝土裂縫，對結構的使用造成影響和破壞。所以必須注重大體積混凝土結構的裂縫控制。

2. 裂縫的表現形式與原因分析

2.1 表現形式

因混凝土沉縮及表面塑性收縮而出現的表面淺層裂縫。此類裂縫大多較短且無分布無規則，對結構使用沒有影響，通過表面防護處理便可解決問題。因混凝土升溫太高、溫差太大或降溫太快而出現的深層、通長或貫穿裂縫。此類裂縫通常先與長邊方向的中部、邊角處和截面突然變化處出現，會對結構整體受力和使用耐久性產生影響。

2.2 原因分析

使大體積混凝土出現裂縫的原因有以下幾個：一是混凝土在凝固初期有大量的水化熱產生，導致內部溫度升得過高，體積發生膨脹，此時因受基巖或前期混凝土的約束而有壓應力產生。而在混凝土在凝固后期，由于冷卻收縮會有拉應力產生，且拉應力比升溫膨脹而出現的壓應力值要大。當混凝土的極限抗拉應力小于拉應力時，混凝土內部就會有裂縫產生，并可能演變成貫穿裂縫，造成結構的極大破壞。二是當混凝土澆筑結束后外界氣溫驟降，導致混凝土內外溫差較大，在混凝土表面有相對較大的溫度拉應力出現，造成表面有裂縫出現。三是澆筑混凝土后，由于縮水和塑性收縮而有表面收縮裂縫出現。

其中，因后兩種因素而產生的裂縫，可按規范要正常養護，便能有效避免控制其產生危害。而第一點由于水泥水化熱產生的大溫差是產生大體積混凝土溫度裂縫的根本原因，必須得到我們的重視。

3. 控制溫差與防裂措施

據相關規定，在大體積混凝土工程實施之前，必須驗算大體積混凝土澆筑塊體在施工階段的溫度，對施工期間，大體積混凝土澆筑塊體的升溫峰值、內外溫差和降溫速度的相應指標進行確定，并相應制定控制溫度的措施。溫控施工技術措施的施行可以保證施工質量，防止產生有害裂縫、尤其是貫穿裂縫。另外，混凝土表面溫度裂縫寬度要不大于0.3mm。

3.1 選材合理，改善配比

3.1.1 控制原材料

水泥應選取具有較低水化熱和較長凝結時間的水泥，如粉煤灰水泥、礦渣水泥或大壩水泥等，在比選材料時，要取樣進行不同水泥的水化熱試驗，通過比較分析，擇優選取低水化熱的水泥。粗骨料要采用5mm～31.5mm連續級配碎石，針片狀顆粒的含量小于10%，含泥量小于1%。細骨料應選用優質的中粗河砂，含泥量小于2%，控制細度模數在2.3mm～2.7mm之間。粉煤灰作為一種優質的摻和料，應選用一級粉煤灰，盡可能保證其大細度模數和低燒失量。水需達到飲用水標準。外加劑宜選取緩凝高效減水劑。

3.1.2 改善配比

一是盡量減少水泥用量。在保證混凝土強度的前提下，最可靠的控溫措施之一就是盡量減小水泥用量。水泥用量通常不超過350Kg/m3。二是粉煤灰的參用。在混凝土進行粉煤灰的摻加是為了取代部分水泥，降低水泥用量和水化熱，并能充當填充材料，對混凝土的易性做出改善。其用量通常是水泥用量的30%～40%。三是高效減水劑的摻加。高效減水劑的摻加對混凝土有雙重效果，不但能夠緩凝混凝土，推遲水化熱峰值，減少混凝土表面溫度梯度；同時還可以降低水灰比，避免因水灰比過大而出現塑性收縮。

3.2 控制施工過程

對混凝土的出機溫度與澆筑溫度進行控制。研究表明降低碎石的溫度是降低出機溫度的最佳辦法。溫度較高時，為避免陽光直射，要在砂石堆場設置遮陽棚；如有必要，可以碎冰形式加入部分拌和用水。為確保混凝土均勻性，在結束攪拌前，應保證混凝土拌和物中的冰全部溶化。為達到對混凝土的澆筑溫度目的，可提高運輸速度，縮短運輸時間，在運輸途中盡可能地降低攪拌速度。在溫度較高時，運輸車的攪拌罐可施行冷水噴淋，降低運輸時對太陽輻射熱的吸收。并加大澆筑強度，減少澆筑時間。采取分層或分塊澆筑，加快混凝土散熱速度。（1）分層澆筑。①控制其施工時母層的相應厚度于1m～1.5m間，具體指標根據混凝土澆筑能力極其降溫措施來確定。②澆筑搗實下層混凝土的工作的完成必須在前層混凝土初凝或喪失重塑性之前。③若下層混凝土施工時無法在前層混凝土初凝或失去重塑性能前完成，應按規定有4d～7d的間歇，待前層混凝土到達一定強度后再澆筑下層混凝土，且在澆筑前按施工縫對兩層結合面進行鑿毛及清掃浮漿處理。（2）分塊澆筑。當截面面積超過100m2時，在前層混凝土開始初凝或失去重塑性能前無法完成澆筑振搗下層混凝土時，如采用分層澆筑，因間隔時間長會導致工期的延誤。為加快進度并保證施工質量，應采取分塊澆筑。①對分塊區域進行合理布置，每塊平均面積應不小于50m2，高度應小于1.5m。②錯開布置上下鄰層混凝土間的豎向接縫，將其做成企口，按施工縫處理。

3.3冷卻水降溫

在混凝土內部進行冷卻水管的布置，混凝土終凝后，進行通水冷卻降溫。借由冷卻水的循環來混凝土內部溫度降低，降低內外溫差。在混凝土內部合理布置測溫點，進行測溫傳感器的埋設，借助測溫點監測溫度來掌握混凝土內部各測點的溫度變化，以便及時對冷卻水流量進行調整，控制混凝土內外溫差不大于25℃。冷卻循環水管可采用φ25mm左右鐵管，按照冷卻水自較熱中心區向邊區流動的原則，在靠近混凝土中心處設置進水管口，在混凝土邊區處設置出水管口。進出水管口均引出混凝土頂面以上。錯開每層水管的垂直進出水口，調節水管流量的水閥和測流量設備設置在出水口處。安裝冷卻水管時，保證固定牢靠的鋼筋骨架和支撐桁架，防止混凝土澆筑時水管變形及脫落而有堵水和漏水現象出現，并做通水試驗。通水循環在混凝土終凝后才能進行。進出口的水溫及時用溫度計測量，進行水管流量的調整，控制水管流量與1.2m3/h～1.5m3/h，控制進出水溫差于10℃左右，保證水溫與混凝土內部溫差小于20℃。使用完冷卻水管用壓注水泥漿封閉。

3.4 約束條件的改善

在巖石地基或厚度較大的混凝土墊層上進行大體積混凝土澆筑時，為減少垂直收縮裂縫可在巖石地基或混凝土墊層上進行隔離層的鋪設。通常采取涂刷一層3mm～5mm厚的瀝青或干鋪二氈三油做隔離層。混凝土平面尺寸過大時，可采取后澆帶，即在結構中適當部位每隔20m～30m預留寬為0.5m～1m的后澆帶，在澆筑混凝土30天～40天后封閉。

3.5 加強養護

大體積混凝土容易被太陽暴曬和被雨水、冷空氣的襲擊，導致表面有較大溫度變化，產生裂縫。所以必須加強混凝土的養護。澆筑混凝土完后，應適時加覆蓋物并灑水進行養護；同時保證供應冷卻水的供應，加強保溫、保濕養護，減小內外溫差。在其內部和表面設置測溫點，加強溫度觀測，并隨時了解混凝土澆筑后溫度情況，掌握混凝土溫差變化，控制混凝土內外溫差于25℃以內。

4. 結束語

大體積的混凝土裂縫控制對建筑施工的順利進行有著極其重要的現實意義，因此相關技術人員必須能夠徹底分析裂縫成因，并熟練掌握裂縫控制技術，借以提高工程的質量。

參考文獻

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[2] 趙志縉.高層建筑基礎施工[M].北京：中國建筑出版社，1986.

[3]徐仁祥.建筑施工手冊第四冊，第三版[M].北京：中國建筑出版社，1997.

結語

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