关于大体积混凝土裂缝控制技术的探讨

摘要：本文将主要从施工角度出发, 根据实际施工所遇见的裂缝类型, 对裂缝的成因进行分析, 阐述主要控制技术措施。

关键词：技术施工混凝土

1.大体积混凝土常见裂缝类型

混凝土裂缝分类有多种, 很多学术论著均有论述, 作为现场施工控制, 主要从其危害程度划分类型以利于认识及操作控制。

1. 1表面裂缝

(1) 温度裂缝因大体积混凝土内表、外表气温差变化大 (一般在温差大于25℃), 温差产生的应力大于混凝土极限抗拉强度时产生的裂缝, 通常是表层裂缝。

(2)收缩裂缝混凝土在凝固过程中, 因高温、大风, 内部游离水、

吸附水快速蒸发, 造成混凝土体积产生收缩而发生的裂缝; 混凝土在凝结之前, 表面因失水过快, 或因抹压不及时、压实不够而未闭合收水裂缝, 产生的裂缝。一般表现为不规则细裂缝, 又称龟裂。

1.2贯穿裂缝 (或称结构裂缝)

约束条件影响混凝土出现垂直裂缝, 极易造成混凝土构件产贯穿裂缝。

施工冷缝与施工缝不同, 后者按设计或规范预设在受力较小处, 为常规施工措施; 前者多是施工前措施不力, 混凝土浇筑时出现意外而形成, 缝不规则, 且多在受力部位。混凝土构件受力后产生结构裂缝。

模板结构支撑基底松动下沉、变形, 混凝土未达到规范允许的抗压强度前受到扰动或承受荷载等产生的裂缝也大多容易形成结构裂缝。

2.混凝土产生裂缝的影响因素分析

2.1 水泥水化热

水化热是指水泥中矿物成分在水化过程所释放的热量。一般条件下, 混凝土强度在28d达到设计等级标准, 但根据日常施工中大体积混凝土测温数据统计可知, 水化热在3-5d便释放近70％的热量。水泥在凝结硬化过程中产生大量热量, 因混凝土体积大, 聚集在结构内部不易散发, 3 -5d 内部温度即可升到最高 (可达70℃左右), 而混凝土侧面、表面则与大气环境较为接近, 散热较快, 混凝土内、表形成较大温差, 当内表温差产生的应力大于混凝土极限抗拉强度时, 将产生裂缝。

2.2温差变化

因混凝土构件内部温度高, 必须密切注意天气及环境温度改变,实时安排养护, 防止养护不当, 造成内表温差过大, 产生的应力大于混凝土极限抗拉强度时, 将产生裂缝。

2.3收缩变形

(1) 预拌混凝土为保证泵送顺利, 级配中砂率较高, 加上采用粉煤灰作掺料, 在浇筑施工中粗集料下沉, 表层尽是细集料, 产生大量浮浆, 或混凝土终凝前未打磨压实闭合收水裂缝, 均易导致混凝土表面产生早期收缩裂缝。

(2)大体积混凝土构件所使用的钢筋规格大、配筋密, 混凝土在硬化前处于塑性状态, 当上层混凝土因自重产生的均匀沉降受到限制时, 易产生塑性收缩裂缝。

2.4约束条件

混凝土构件因温度变化发生变形时, 会受到各种因素约束限制其变形, 从而产生约束应力, 如:

(1) 混凝土在水泥水化过程中产生大量热量, 温度急剧上升, 使构件热膨胀变形, 大体积混凝土构件本身超长、超大, 当每浇筑段混凝土水化热的积聚热产生的应力大于混凝土抗拉强度与钢筋的内部约束时, 则构件将产生裂缝。

(2) 当大体积混凝土基础地基为岩石地基或厚大混凝土垫层时, 构件在受温度变化产生变形时, 将受到下部地基的限制产生外部约束力, 易出现垂直裂缝。软土地基处理不当、承载力未达到设计要求, 使基础因自重产生不均匀沉降, 即混土基础受到不规则约束而产生裂缝。

2.5 施工因素

混凝土浇筑产生施工冷缝, 模板结构支撑基底松动下沉、变形, 混凝土未达到规范允许的抗压强度前受到扰动或承受荷载, 钢筋保护层厚度不够、偏差大于规范允许值; 混凝土拌制时搅拌不匀、坍落度过大, 混凝土人仓时离析、浇筑过程中振捣不密实, 过早拆模等, 均会造成混凝土构件裂缝。

3、裂缝控制技术措施

3.1 降低水泥水化热

(1)从水化热的成因可知, 降低水泥水化热最直接的办法就是减少每立方米混凝土中的水泥用量。在施工前期准备阶段, 我们可根据施工设计图纸, 了解结构使用的混凝土设计强度等级,在确保结构满足设计使用功能要求的前提下, 确认能否减少立方米混凝土的水泥用量。

(2)尽量选用低水化热或中水化热的水泥品种配制混凝土, 如矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、复合水泥等, 与采用普通硅酸盐水泥相比, 同等施工条件下, 混凝土

水化热最高温度可降低5-10℃ 左右, 效果较为明显。

（3） 优化混凝土级配积极参与、精心设计混凝土配合比, 试配前选用采购二级以上优质粉煤灰或磨细矿粉作为掺加剂, 可降低水化热。粉煤灰应用已经较为广泛, 在此就不阐述, 至于矿粉, 单掺量小于50％时, 水化热降低不明显, 当达到)70％掺量时, ( 3-7d)水化热降低约20 ％, 而矿粉和粉煤灰复配, 可显著降低水化热 ( 3-7d 水化热降低约20 ％一30％)

（4） 提倡掺用高效减水剂现今减水剂应用非常广泛, 施工经验较为成熟。以施工为例, 大体积混凝土施工时常采用缓凝型高效减水剂, 减水率可达12％-20％, 间接地做到了减少水泥使用量。同时能较好地改善混凝土和易性, 减少坍落度损失, 延长混凝土凝结时间, 降低水泥硬化速度, 一定程度上降低了水泥水化热。减水剂有剂、粉剂两种, 水剂能较好地溶

人水中, 粉剂则应当适当延长搅拌时间, 确保混凝土搅拌均匀。

（5）降低混凝土人模温度根据实际施工经验, 混凝土搅拌温度直接与粗细集料、搅拌用水、水泥、粉煤灰材料本身温度及混凝土运输过程相关, 可采取相应措降低混凝土拌和物的入模温度。

其中粗细集料、搅拌用水由环境温度决定, 施工时应尽量避开炎热天气, 而应选择较适宜的气温进行浇筑施工, 如工期需要无法避开, 则可. ① 细集料以采取覆盖或设置遮阳装置避免日光直晒, 或定时用水喷洒将集料降温② 将水池建在地表以下或设置遮阳装置避免日光直晒, 当温度大于30℃ 时, 可加冰块将水冷却。

水泥、粉煤灰要具有15d 以上的储备期, 刚出厂材料温度较高, 尽量避免使用。

混凝土在运输过程中水化已经开始, 温度将逐渐上升, 有时因技术员施工经验欠丰富, 对运输过程未足够重视, 而没有采取较好的措施进行控制。现场各种条件下实际测温数据表明,混凝土从出料到人模, 温度有3-5 ℃ 提高。为减缓温度上升, 可采取以下有效措施进行控制:

①如有条件在施工现场附近布置混凝土搅拌站的, 施工前期准备时必须尽量选择离浇筑点最近的地址建设搅拌站, 减少运输距离;②搅拌车、输送泵管等运输工具可采用专用混凝土养护毯覆盖避阳, 泵管还应定时浇水冷却

。

(6) 混凝土内部强制降温施工前在混凝土内部预埋水管, 浇筑完后通人循环冷却水, 强制降低混凝土水化热温度及内部最高温度

3.2混凝土表面收缩变形控制措施

(1) 混凝土表层产生浮浆时, 安排专人进行清除, 也可根据实际施工情况, 会同设计、监理商讨确认, 适当采用与混凝土级配相同的碎石掺人处理。

（2）出现泌水情况时, 如量不大, 可安排专人采用海绵吸水，量大时, 利用电钻在就近模板上开孔排水。

(3) 有效提高混凝土抗拉强度。严格控制砂、石的含泥量, 将石子含泥量控制在1％以下,中砂含泥量控制在,2％以下, 减少因砂、石含泥量过大对混凝土抗裂的不利影响粗集料直径不得大于钢筋净间距的3/4;结构内部合理配置温度钢筋。

(4) 必须安排专人将混凝土表面磨压抹实, 通常情况下, 抹压不得少于3 遍。

3.3改善约束条件

（1） 针对大体积混凝土结构特点, 如结构形式为独立承台基础与连系梁结构或大截面连续框架梁结构, 可考虑分段施工, 在图纸会审时或在施工方案编制中提出, 并取得监理与设计的确认, 在适当的位置设置施工缝或留设后浇带, 如筏板基础可采取分层或分块浇筑大体积混凝土, 同样需经得监理与设计的确认, 合理设置水平或垂直施工缝, 以放松混凝土构件约束程度,减少每次浇筑长度的蓄热量, 防止水化热的积聚, 最终减少温应力。

（2） 根据不同的地质条件, 采取相应处理措施。当温度变化时, 减小地基对混凝土基础的约束, 避免构件发生裂缝。当地质为岩石地基, 或基础为厚大的混凝土垫层时, 可在基底表面采用浇沥青胶铺砂、铺油毛毡或铺卷材作隔离滑动层, 在垂直面、嵌槽部位铺设30 --50 mm厚沥青木丝板或聚苯乙烯泡沫塑料, 设置缓冲层, 以消除嵌固作用, 释放约束应力。在软土地基施工, 则可采用砂垫层或级配碎石垫层进行换填处理, 提高地基承载力, 在混凝土硬化阶段、桩基尚未完全受力时, 使基础因自重而均匀沉降, 减小因不均匀沉降对混凝土基础的约束

3.4 加强施工操作控制

其中重点做好防止混凝土浇筑产生施工冷缝, 而预防产生混凝土冷缝的最关键措施, 就是要保证混凝土的连续供应, 确保每层混凝土浇捣时间不超过初凝时间, 主要抓好.

（1） 浇筑前先进行模拟计算, 大体积混凝土如分层浇筑, 得出每层摊铺所需方量, 可安排现场混凝土输送设备数量, 并确认混凝土供应渠道, 同时保证泵能力及混凝土输送能力要相应配套。

（2） 浇筑混凝土前做好物资准备工作, 如现场搅拌楼供应混凝土, 浇筑混凝土前需将砂石料场先堆满, 将水泥、粉煤灰储仓备满, 并联系好材料供应商提前预备所需材料, 待浇筑时随时补充, 其他物资如外加剂等一次性备足。

（3） 浇筑混凝土前做好应急预案, 保障用水、用电正常, 仔细做好设备维护工作, 防止搅拌楼、泵车等设备中途出现故障。

其他如模板结构支撑不够、钢筋保护层厚度不足、混凝土搅拌不匀、坍落度过大、混凝土离析等问题与普通混凝土浇筑施工防治相同, 就不再一一阐述。

4、结语

根据项目实际情况, 分析大体积混凝土结构产生裂缝的成因以及影响因素, 采取相应技术措施进行控制, 施工地域不同、季节不同均所差异, 切不可生搬硬套。