大体积混凝土在施工中的质量控制

【摘　要】近年来，随着国民经济和建筑技术的发展，大型现代化技术设施或构筑物不断增多，其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。

【关键词】大体积混凝土；裂缝原因；控制

1.国际上相关规定

美国混凝土学会(ACI)关于大体积混凝土的定义：任何现浇混凝土，其尺寸达到必须解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度的减少开裂影响的，即称为大体积混凝土。

日本建筑学会标准(JASS5)规定：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。

2.我国对于大体积混凝土的定义

目前国内对于大体积混凝土也没有一个明确的定义。所谓大体积混凝土，一般理解为尺寸较大的混凝土，《大体积混凝土施工规范》《GB50496-2009》里的定义：混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有裂缝产生的混凝土。

有的规范认为，当基础边长大于20m，厚度大于1m，体积大于400m3时称大体积混凝土；有的则认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，导致裂缝的混凝土为大体积混凝土。

也有人认为不能以截面尺寸来简单判断是否大体积砼，实际施工中，有些砼厚度达到1m，但也不属于大体积砼的范畴，有些砼虽然厚度未达到1m，但水化热却较大，不按大体积砼的技术标准施工，也会造成结构裂缝。大体积砼与普通砼的区别表面上看是厚度不同，但其实质的区别是由于砼中水泥水化要产生热量，大体积砼内部的热量不如表面的热量散失得快，造成内外温差过大，其所产生的温度应力可能会使砼开裂。因此判断是否属于大体积砼既要考虑厚度这一因素，又要考虑水泥品种、强度等级、每立方米水泥用量等因素，比较准确的方法是通过计算水泥水化热所引起的砼的温升值与环境温度的差值大小来判别，一般来说，当其差值小于25℃时，其所产生的温度应力将会小于砼本身的抗拉强度，不会造成砼的开裂；当差值大于25℃时，其所产生的温度应力在可能大于砼本身的抗拉强度，造成砼的开裂，此时就可判定该砼属大体积砼，并应按条文中规定的措施进行施工，以确保砼不致开裂，造成工程渗漏水的隐患。

而相对使用最多的是：大体积砼指的是最小断面尺寸大于1m以上的砼结构，其尺寸已经大到必须采用相应的技术措施妥善处理温度差值，合理解决温度应力并控制裂缝开展的砼结构。[1]

3.大体积混凝土的主要类型

目前主要根据混凝土的种类和要求的性能进行分类。按照混凝土种类主要分为不含钢筋的素混凝土、含钢筋的钢筋混凝土或掺入钢纤维的钢纤维混凝土；按照要求的性能主要分为干硬性混凝土、低流态混凝土、高流态混凝土和常态混凝土等。

4.大体积混凝土的特点及施工技术要求

大体积混凝土通常结构厚实、体形大、钢筋密、一次浇注混凝土量大、施工时间长、施工工艺要求高、工程条件复杂（一般都是地下现浇钢筋混凝土结构）、受环境影响大、水泥水化热较大（预计超过25摄氏度）。浇筑完毕后，混凝土组成材料中的水泥与水拌和后立即开始产生水化反应，反应过程中释放出大量的热，混凝土受热膨胀，体积增大，在产生水化热的同时，混凝土通过与大气或地基接触的表 面散发热量，但是随着混凝土构件厚度的增大，热量散发的速度越来越慢，混凝土内部聚集的热量越来越多，特别是在混凝土浇筑完成的 3～5 天内混凝土水化速度很快，温度明显升高， 这样就造成了混凝土内外产生过大的温差。

工程实践证明，大体积混凝土因为平面尺寸过大施工难度比较大，约束作用所产生的温度力也愈大，如采取控制温度措施不当，温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时，则容易产生裂缝。

5.大体积砼裂缝产生的原因

5.1水泥水化热

水泥在水化过程中要产生大量的热量，是大体积砼内部热量的主要来源。由于大体积砼截面厚度大，水化热聚集在结构内部不易散失，使砼内部的温度升高。砼内部的最高温度，大多发生在浇筑后的3～5ｄ，当砼的内部与表面温差过大时，就会产生温度应力和温度变形。温度应力与温差成比，温差越大，温度应力也越大。当砼的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时，便开始产生温度裂缝。这就是大体积砼容易产生裂缝的主要原因。

5.2约束条件

大体积钢筋砼与地基浇筑在一起，当早期温度上升时产生的膨胀变形受到下部地基的约束而形成压应力。由于砼的弹性模量小，徐变和应力松弛度大，使砼与地基连接不牢固，因而压应力较小。但当温度下降时，产生较大的拉应力，若超过砼的抗拉强度，砼就会出现垂直裂缝。

5.3外界气温变化

大体积砼在施工期间，外界气温的变化对大体积砼的开裂有重大影响。

6.大体积混凝土裂缝的控制措施

为防止大体积混凝土产生裂缝，通常采取以下几个方面的措施：

6.1对大体积混凝土进行保温

在混凝土表面覆盖保温材料、搭设暖棚、通入热水等措施提高表面温度，减小混凝土内外温差，但是存在混凝土内部降温速度慢、混凝土冷却后产生拉应力，容易出现收缩裂缝的问题，因此，在较厚的构件中单纯采用保温的方法并不适用。

6.2降低混凝土的入模温度

根据混凝土内部实际最高温度计算公式 Tmax=T入模+T 绝热ξ，ξ是一个小于 1 的系数，因此降低混凝土入模温度可显著降低混凝土内部温度，因此可在混 凝土搅拌时采用冰水拌和或在骨料中通入冷风来降低混凝土的入模温度。但是降温的幅度有限。

6.3采用低水化热的水泥或用活性材料代替部分水泥