大体积混凝土承台防裂研究

摘 要 本文简要介绍大体积混凝土施工方法及防裂处理要点。

关键词 大体积混凝土；承台；防裂研究

中图分类号 U445.57 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2013）011-0114-02

1 大体积混凝土的概念

混凝土结构物中实体最小尺寸大于或等于1m，属于大体积砼。桥梁工程中如承台、实体墩身、塔座、塔柱实体部分和横梁等均属大体积混凝土。本文主要阐述大体积承台混凝土的施工技术，以及裂缝防治方法。

大体积混凝土承台施工流程如下：

2 大体积混凝土承台防裂处理办法

2.1 混凝土裂缝的分类和成因

混凝土结构的宏观裂缝产生的原因主要有三种，一是由外荷载引起的，即按常规计算的主要应力引起的；二是结构次应力引起的裂缝，这是由于砼结构的实际工作状态与计算假设模型的差异引起的；三是变形应力引起的裂缝，这是由温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素引起结构变形，当变形受到约束应力时便产生应力，当此应力超过混凝土抗拉强度时就产生裂缝。

当混凝土结构截面较厚时，其内部温度和湿度分布不均匀，引起内部不同部位的变形相互约束，这样的约束称之为内约束；当一个结构物的变形受到其他结构的阻碍所受到的约束称为外约束。工程中的大体积混凝土结构所承受的变形，主要是因内约束而产生的。

建筑工程中的大体积混凝土结构中，由于结构截面大，水泥用量多，水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用，由此变形的温度收缩应力是导致钢筋混凝土产生裂缝的主要原因。这种裂缝有表面裂缝和贯通裂缝两种。表面裂缝是由于混凝土表面和内部的散热条件不同，温度外低内高，形成温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，表面的拉应力超过混凝土抗拉强度而引起的。贯通裂缝是由大体积混凝土在强度发展到一定程度，混凝土逐渐降温，这个降温差引起变形加上混凝土失水引起的体积收缩变形，受到地基和其他结构边界条件的约束时引起的拉应力，超过混凝土抗拉强度时所可能产生的贯通整个截面的裂缝。这两种裂缝不同程度上，都属于有害裂缝。

2.2 大体积混凝土承台施工如何防止裂缝产生

基础承台混凝土强度高，厚度和体积大，施工时为春季天气多变，突出难度如下：

降低大体积混凝土内部最高温度和控制混凝土内外温度差在规定限值（25℃）以内，存在3个极不利因素：①承台混凝土超厚，要一次性浇筑，混凝土内部温度不易散发；②混凝土强度等级高（一般强度为C30）；③大气温度变化大，环境温度温差大，混凝土内表温差大；④砼降温期间温差难以控制。在这些因素综合作用下，混凝土内部则会形成较高的温度梯度，存在着产生结构裂缝的危险。为防止混凝土结构产生裂缝（表面裂缝和贯穿裂缝），就必须从降低混凝土温度应力和提高混凝土本身抗拉性能这两方面综合考虑。

因此控制混凝土开裂问题在施工中应该主要从混凝土的配比（即施工准备）、混凝土浇筑过程和混凝土的养护三个方面来防止裂缝的产生。

2.2.1 混凝土配比的优化

混凝土配比设计原则为：必须有效降低砼绝热温升，延长砼凝结时间，防止温度裂缝的产生。在保证混凝土强度及塌落度的前提下，应提高掺合料及骨料的含量，尽量降低单方砼的水泥用量。大体积混凝土配合比确定后宜进行水化热的验算和测定。承台砼绝热温升应小于75℃。根据生产能力和灌注面积延长混凝土初凝时间，一般应大于12h。为降低C30大体积混凝土的最高温度，最主要的措施是降低混凝土的水化热。因此，必须做好混凝土配合比设计及试配工作。施工配比应注意以下几点：

水泥：C30大体积混凝土应选用水化热较低的水泥，并尽可能减少水泥用量。

含泥量：在大体积混凝土中，粗细骨料的含泥量是要害问题，若骨料中含泥量偏多，不仅增加了混凝土的收缩变形，又严重降低了混凝土的抗拉强度，对抗裂的危害性很大。因此骨料必须现场取样实测，石子的含泥量控制在1%以内，砂的含泥量控制在2%以内。

2.2.2 混凝土浇筑过程控制要点

1）温度的控制

混凝土入模温度：不宜超过28℃并不应大于30℃。

混凝土内外温差：不大于20℃

混凝土表面接触物与砼表面温差：不大于15℃（拆模过快表面快速冷却能使界面温差高达45℃）

砼入模后30 min最大温升：不大于30℃

内部最高温度：不高于75℃

混凝土浇筑时外界温度过高。规范规定混凝土入模温度一般不宜超过28度并不应大于30度 ，但浇筑时气温一般在22-30度，混凝土入模温度大于30度。

2）浇筑过程施工要点

由于承台混凝土厚度大，内部水化热温升偏高，内表温差和降温速率不易控制，因此承台砼必须快速浇筑浇筑注意斜面分层，浇筑层厚度不得大于500。在砼在初凝前必须浇筑上一层砼，层与层之间不得留冷施工缝。

2.2.3 混凝土的养护

大体积混凝土承台一般采用埋设冷却管在混凝土浇筑之后通冷水的方式来降低内部温度，待混凝土初凝后用土工布覆盖洒水养护，冷却管被混凝土埋没3个小时后即开始通水，以降低砼产生的水化热，减少承台中心与表面的混凝土温度差。混凝土养护期间，应重点加强混凝土的湿度和温度控制，尽量减少表面混凝土的暴露时间，及时对混凝土暴露面进行覆盖，防止表面水分蒸发，造成裂纹。混凝土养护期间要保持表面湿润，养护时间不少于7天。

由图看出通冷却水2天后，核心混凝土由于水化热产生的温度基本上都处于高值，最高达到58.7℃，之后温度逐渐下降，温降率不同。靠近顶面的节点温度2天后有起伏，但直到3周后温度均不超过30℃。在无管冷的处温度明显偏高，形成热区，管冷通过的地方，温度明显下降。交叉布局的管冷，把内核混凝土分隔成了若干孤立的热区，起到了降温的作用。截止10天，抽样节点的温度都降至35℃以下，14天后，抽样节点的温度都降至30℃以下，降温效果很明显。由于降温速率的要求，现场要根据实际的温度情况调节冷却水的入口温度和出口温度以及流量等。 混凝土一次浇筑完毕后，其抗拉强度是一个逐渐发展的过程，发展曲线可根据ACI规范计算其值。根据曲线表明：核心区抽样节点其混凝土的第1主应力的计算值在分隔以后的小热区内呈现先压后拉的趋势，15天后的主拉应力计算值达到1.91MPa，之后的趋势逐渐下降。可以发现，尽管产生了比较大的热应力，但此时的混凝土抗拉强度的发展已经趋于稳定，其容许值均达到接近。

3 结束语

实践证明，在优化配合比设计，改善施工工艺，提高施工质量，做好温度监测工作及加强养护和应急措施到位等方面采取有效技术措施，完全可以控制大体积混凝土温度裂缝和施工裂缝的发生，达到良好的自防水抗渗效果和经济效益。

参考文献

[1]《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）.

[2]《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2004）.

作者简介

谭胥（1983—），男，黑龙江省佳木斯市 ，本科，研究方向：土木工程。