大体积混凝土浇筑及裂缝控制

【摘要】大体积混凝土混凝土用量大，由于内外温差，造成了内部和表面应力的变化，从而产生裂缝。本文现浇施工控制方法切实可行，质量满足设计要求，可供类似工程参考。

【关键字】大体积混凝土；浇筑；裂缝；控制

一、前言

建筑工程大体积混凝土浇筑后，由于混凝土体积大，水化热聚积，浇筑初期内部温度显著升高，而表面散热较快，形成较大的内外温差，从而内部产生压应力，表面产生拉应力，使表面产生裂缝。

在浇筑的后期，当内部逐渐冷却产生收缩时，由于已浇筑混凝土的约束，接触处产生很大的应力，在混凝土正截面形成拉应力，当拉应力超过混凝土当时龄期的极限抗拉强度时，便会产生裂缝。因此，在大体积混凝土浇筑中，要采取相应措施，减少或杜绝由于温差变化而引起的裂缝。

二、工程概况

高桩码头的墩台通常混凝土用量大，结构厚实，现用高度3000mm，宽度5000mm，总长度102840mm的墩台混凝土现浇施工，来说明大体积混凝土的施工工艺。

三、施工顺序

本次混凝土分3层浇筑，第一层计划浇筑50cm，第二层浇筑60～80cm，第三层到顶。在浇筑过程中，为了防止砼向模板传导单方向侧压力过大，采取分层浇筑。第一层从西侧向东浇筑，浇筑路线呈S形，浇筑方向由北向南；第二层从东侧向西浇筑，浇筑路线呈S形，浇筑方向由北向南，依此类推。

四、混凝土浇筑

1.浇筑施工

对到场的混凝土加强坍落度和入模温度检测，由现场工程师组织实验员对坍落度和入模温度进行测试，并做好测试记录。若不符要求时应退回搅拌站，严禁使用。

入模温度的测量要求如下：白天上午10点到下午6点，全数测量；晚上按车辆的20%进行测量。坍落度每5车测量一次。

2.混凝土振捣

为保证振捣密实，每个浇筑带配备6台插入式振捣器，根据自然形成的流淌坡度，分前、中、后各布置2台振动器。第一道布置在混凝土卸料点，振捣手负责出管混凝土的振捣，使之顺利通过面筋流入底层。第二道设置在中间部位，振捣手负责斜面混凝土的密实。第三道设置在坡角及底层钢筋处，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密实。

3.泌水处理

在混凝土浇筑过程中利用排水沟或集水坑等将泌水排走。浇筑结束后变换浇筑方向，即由从前往后改为从后往前浇筑，与斜坡面形成集水坑，用软管及时排走，认真做好赶浆和排浆处理。

4.砼温控措施

大体积混凝土应注意防止升温和降温的影响，防止过大的内部及表面与大气的温差，温差控制在25℃之内。

1、 降低混凝土浇筑温度：

现场施工时，混凝土配合比确定后要进行热工计算，并报甲方和监理工程师。

砼搅拌站对砂、石采取遮阳措施，以降低砂、石的温度；水泥提前7天入库储备，降低水泥温度。通过以上措施，控制砼入模温度。

由混凝土内部温度计算公式（Tmax = Tj +T；Tj为浇注温度）可以看出：浇筑温度与混凝土内部最高温度的大小成正比关系。所以降低混凝土的浇筑温度，就可以降低混凝土内部温度。

混凝土浇筑温度不宜超过28℃，现场对浇筑的混凝土每4h进行一次浇筑温度的测量，浇筑温度均控制在20℃，从而避免了产生较高的内部温度。必要时可采取加冰块或冰水搅拌的方式拌制混凝土，以控制浇筑入模温度。

2、加强测温和温度监测：

混凝土内外温差不宜高于25℃，在施工过程中，我们进行了严密的测温，及时调整混凝土的保温及养护措施，使混凝土的温度梯度不致过大，从而有效地控制有害裂缝的出现。

3、控制混凝土降温速度，延缓降温速率：

在降温过程中，尤其是初期，降温不宜过快。降温速率一般控制在2～4%℃/d。减缓降温有利于混凝土强度增长，并充分发挥应力松弛效应，使混凝土不宜出现裂缝。

在混凝土初凝前按标高用长刮尺初步刮平后，木抹子压实抹面，用铁滚子碾压数遍，待初凝后用混凝土抹光机抹平收光。之后覆盖一层塑料布，塑料布的搭接不少于100mm，在钢筋头周围再覆盖一层塑料布，将混凝土表面盖严，以减少水分的损失，保温保湿。塑料布覆盖过程中检查砼表面是否有微裂缝，若有马上用混凝土抹子压实收光，封闭裂缝。混凝土采用棉毡加塑料布覆盖保温。在塑料布上面再采用棉毡对砼表面进行覆盖并浇水养护，棉毡应保持湿润状态，棉毡相互搭接不少于100mm，派专人洒水养护，养护期不少于14天。

五、大体积砼测温

1.测温方法

混凝土浇筑时应设专人配合预埋测温管。平面设五个测温点，测温点呈梅花状布置，每个监测点沿剖面设有三个温度点。计划采用玻璃棒式温度计对砼温度进行测量，以随时掌握砼温差动态。用玻璃棒式温度计测量砼内部温度，可在筏板中预留测温孔，根据本工程实际情况，计划预设四组测温孔，每组由三根Φ18普通配电钢管组成，相互间隔100mm，底部用塑料帽封闭，三根钢管分别伸到砼的上部、中部和下部。

2.测温结果的处理

测温工作应指派专人负责，24小时连续测温，尤其是夜间当班的测温人员，更要认真负责，因为温差峰值往往出现在夜间。每次测温结束后，应立刻整理、分析测温结果并给出结论。在混凝土浇筑的7天以内，测温负责人应每天向业主、监理、现场技术组报送测温记录表，7天以后可2天报送一次。在测温过程中，一旦发现混凝土内外温差大于25℃，马上采取措施。

六、热工计算

设计混凝土强度采用P.042.5级普通硅酸盐水泥配置，用量mc=360kg/m3，混凝土的比热容c=0.97[Kj/（kg・K）]，混凝土的密度ρ=2400kg/m3，估算3d龄期时混凝土的内部温度。

1、混凝土的绝热温升计算

已知混凝土内部达到最高温度一般发生在浇筑后3-5天。所以取三天降温系数0.68计算Tmax。

混凝土的最终绝热温升计算：

Tn=mc×Q/（c×p）+mf/50

不同龄期混凝土的绝热温升可按下式计算：

Tt=Tn（1-e-mt）

Tn= 60.7℃；T3==42.2℃；T4=48.2℃；T5=52.3℃；T6=55.0℃；T7=56.9℃

2、不同龄期的水化热温升

Tmax=Tj+Tt*δ

当τ=3d时，§=0.68 §・Tn=0.68×60.7=41.3℃

混凝土内部的中心温度：Tmax=20.0+41.3=61.3℃

3、混凝土外部温度计算

根据规范要求，砼内部中心温度与砼表面温度之差≤25℃时，砼内部不会产生裂缝，因此砼的表面温度控制应≥36.3℃。

4、保温材料所需厚度计算

保温材料所需厚度计算公式：

保温材料所需厚σi = 0.02（m）。

七、结束语

该墩台混凝土现浇施工通过采用平面分条，斜面分层，薄层浇筑，循序退打，一次到顶筑的施工方法，顺利完成，符合设计及规范要求。在施工过程中，进行热工计算，加强测温，及时采取有效措施，减少或杜绝由于温差变化而引起的裂缝，希望能对大体积混凝土的浇筑施工提供一定的参考作用。

参考文献

【1】JTS151-2011水运工程混凝土结构设计规范 人民交通出版社，2012

【2】JTS257-2008水运工程质量检验标准 人民交通出版社，2008

【3】JTS151-2011 水运工程混凝土施工规范 人民交通出版社，2011