大体积混凝土裂缝的研究和控制

摘要：本文结合工程实例，针对大体积混凝土结构易发生裂缝这一难点，阐述大体积混凝土结构施工技术。

关键词：大体积混凝土；裂缝控制；原因；温度应力；施工措施

1 工程概况

某工程为4座圆形煤仓，建筑物总高度50.1m，采用钢筋混凝土筒仓结构,每座容量为10000吨，单仓建筑体积为20635m3。基础采用整板基础，埋深6m。基础底标高为-12.9m，厚1.3m，基础梁顶标高为-9.4m，二层钢筋网片。底板砼C30，单仓基础混凝土量约为975m3。基础底板厚度大，基础浇注一次完成量大，属大体积混凝土工程施工。

2 大体积混凝土的概念及特点

2.1 大体积混凝土的概念；在工业与民用建筑结构中，一般现浇的连续墙式结构、地下构筑物及设备基础等是容易由温度收缩应力引起裂缝的结构，统称为大体积混凝土结构。

2.2 大体积混凝土的特点；大体积混凝土都具有以下一些特点：结构厚实，混凝土现浇量大，施工技术上有特殊要求，水泥水化热使结构产生温度变形，应采取措施，尽可能地减少变形引起的裂缝开展。除了必须具有足够的强度、刚度、稳定性以外，还应满足结构物的整体性和耐久性要求。

3 大体积混凝土结构产生的机理

大体积混凝土结构裂缝主要包括温度裂缝、收缩裂缝、安定性裂缝等。

3.1大体积混凝土结构裂缝产生的机理。

（1）温度裂缝；大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑，浇筑后，水泥因水化引起水化热，由于混凝土体积大，聚集在内部的水泥水化热不容易散发，混凝土内部温度将显著升高，而混凝土表面土则散热较快，形成了较大的温度差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，此时，混凝龄期短，抗拉强度很低。当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度，则会在混凝土的表面产生裂缝。

（2）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。

自身收缩是混凝土收缩的一个主要来源。由于水的迁移而引起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，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。

（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。

4 施工方法确定

在南北两侧各布置混凝土泵车一台，北侧泵车由西向东浇筑基础的一半，南侧泵车由东向西浇筑基础的另一半，两台泵车对称浇筑；由于基础面积与底板厚度较大，采用分层浇筑的方法施工，每次浇筑300mm厚分4次浇筑，避免施工缝的出现。

5 施工措施

(1) 混凝土配制；本工程基础底板混凝土强度为C30,采用商品混凝土，根据厂家大体积砼供货生产经验，与项目部的施工技术设计，混凝土供货技术指标如下：

1）水泥采用32.5级矿渣水泥（342kg/m3），该数据建议使用。

2）石子采用5～25mm的碎石，砂采用中砂。砂、石料的杂质含量：石子含泥量≤1％，砂含泥量≤3％。

3）掺加缓凝剂，控制混凝土初凝时间在搅拌后4小时左右，以延缓混凝土中水泥的水化反应热产生速度。

4）水灰比控制在0.38左右，砂率控制在40%左右,坍落度控制在16-18cm，入泵前的坍落度损失每小时不大于30mm;

掺加粉煤灰及减水剂，减水率≥12％，以改善砼和易性，混凝土的泌水性能要求：10秒时的相对压力泌水率S10小于40%。

5）混凝土碱含量符合规定，总碱量(Na2O当量)≤3 kg/m3。

6）混凝土拌合水采用地下水，地下水使用前应进行水质化验，合格后方可使用。

7）每立方C30混凝土配合比；水泥（po42.5） 290kg，砂子 750kg，碎石 1060kg，水 180kg，粉煤灰 120kg，减水剂 8.7kg。

(2) 混凝土浇筑顺序及方法

四个煤仓底板浇筑共分成四大部分为1#、2#、3#、4#仓，四个部分分开施工，对单仓而言，现场布置二辆汽车输送泵，沿基础分区，依次分别浇筑，第一层浇筑厚度300mm，第二层浇筑厚度300mm，第三层浇筑厚度300mm，第四层浇筑厚度400mm。上一层混凝土应在下一层混凝土初凝前对其进行覆盖，以免产生冷缝。在振捣上一层混凝土时，振动棒插入下一层混凝土5cm左右，振捣密实。为保证砼浇筑过程中不出现冷缝，整个浇筑过程必须连续施工。

(3) 表面防裂施工技术要点

泵送混凝土经振捣后表面水泥浆较厚，容易引起表面裂缝，首先，注意避免表层产生太厚的浮浆层；在浇捣后，必须及时用2m长刮尺，将多余浮浆层刮除，按标高控制点，将混凝土表面刮拍平整。混凝土面进行二次抹光，用木搓全面仔细打抹两遍，既要确保混凝土的平整度，又要把其初期表面的收缩脱水细缝闭合，在砼收浆凝固施工期间;收浆工作完成的面,同步及时覆盖一层塑料薄膜,防止表面混凝土脱水,另外再覆盖两层保温岩棉养护大体积混凝土。

(4) 混凝土养护及测温

基础顶部采取一层塑料薄膜+两层岩棉+一层塑料薄膜保温措施，混凝土浇捣完毕后十二小时内，浇水蓄热保湿养护。混凝土养护时，每天洒水四次，上午两次，下午两次，设专人负责，做好记录。控制混凝土的内外温差，不大于25℃，防止有害裂缝的出现，必须对基础混凝土进行测温。混凝土强度达到1.2Mpa之前，不得上料、上机具、上脚手、模板、钢筋、支架等。

基础底板保温养护期间，确保保温措施自始至终起到养护作用，严禁掀开保温材料。

为控制混凝土内外温差，避免温差裂缝，在混凝土浇筑完后，应及时测温并随时将结果反馈。为保证和减少测温的误差，测温由专人负责。

测温点布置；为保证测温点具有代表性，每个仓沿环向布置四道，每道上面均匀布置3个测温点，测温点深度分别为200 mm、800 mm、1400 mm。各测温点沿环向各环之间交错布置，由内向外第一道距仓中心1m，依次为 7.5m、14.5m。砼中测温孔采用导热良好的Ø48×3.5钢管制作。

温度控制指标及测温频率；内外温差：小于25℃；降温速度：小于1～1.5℃/d；揭开保温层时的温差：小于15℃；监测周期与频率如下：混凝土浇注结束后4天：每4小时测一次；混凝土浇注结束后5～15天：每8小时测一次；混凝土浇注结束后16天：每24小时测一次；当内外温差小于15℃时 ，停止测温；实际测温结果：最大温差为17℃，平均降温速度：1.2℃/d，均符合规范要求，有效控制了裂缝的产生。

6 结论

通过此次大体积混凝土基础的施工，裂缝得到有效的控制，保证了工程质量。 为控制砼有害裂缝的出现和发展，不断试验不断改进，挑选最优配比，节约水泥方面就取得了数万元的经济效益，混凝土没有产生明显裂缝，降低了施工质量风险。