试论大体积砼施工裂缝施工控制
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【论文关键词】大体积 混凝土 裂缝 控制
【论文摘要】随着中国经济的迅猛发展,掀起建设高潮,大体积砼在各类构筑中被广泛应用。本文主要就大体积砼施工普遍存在的质量通病防治的技术、组织技巧进行探讨。
近年来，交通基础建设得到迅猛发展，各地兴建了大量的混凝土桥梁。在桥梁建造和使用过程中，有关因出现裂缝而影响工程质量甚至导致桥梁垮塌的报道屡见不鲜。大体积砼混凝土开裂可以说是“常发病”和“多发病”，经常困扰着桥梁工程技术人员。
1.产生裂缝的主要原因
1.1水泥水化热
水泥在水化过程中要释放出一定的热量，而大体积混凝土结构断面较厚，表面系数相对较小，所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去，以至于越积越高，使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热，与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热，实际上内部的最高温度，多数发生在浇筑后的最初3～5天。
1.2外界气温变化
大体积混凝土在施工阶段，外界气温的变化对防止大体积砼裂缝产生起着很大的影响。砼内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，砼的浇注温度也就会愈高。
1.3砼的收缩
砼在空气中硬结时体积减小的现象称为砼收缩。砼在不受外力的情况下的这种自发变形，受到外部约束时，将在砼中产生拉应力，使得砼开裂。引起砼的裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩等三种。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化，后期主要是砼内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。
2.浇筑前的准备工作
影响混凝土收缩，主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺(特别是养护条件)等。
2.1材料选择
本工程采用商品混凝土浇筑。对主要材料要求
2.1.1水泥
考虑普通水泥水化热较高，特别是应用到大体积混凝土中，大量水泥水化热不易散发，在混凝土内部温度过高，与混凝土表面产生较大的温度差，便混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。因此确定采用水化热较低的矿渣硅酸盐水泥，标号为525号，通过掺加合适的外加剂以改善混凝土的性能，提高其抗渗能力。
2.1.2粗骨料
采用碎石，粒径5～25毫米，含泥量不大于1%。选用粒径较大、级配良好的石子配制的混凝土，和易性较好，抗压强度较高，同时可以减少用水量及水泥用量，从而使水泥水化热减少，降低混凝土温升。
2.1.3细骨料
采用中砂，平均粒径大于0.5毫米，含泥量不大于5%。选用平均粒径较大的中、粗砂拌制的混凝土比采用细砂拌制的混凝土可减少用水量10%左右，同时相应减少水泥用量，使水泥水化热减少，降低混凝土温升，并可减少混凝土收缩。
2.1.4粉煤灰
由于混凝土的浇筑方式为泵送，为了改善混凝土的和易性便于泵送，考虑掺加适量的粉煤灰。粉煤灰的掺量控制在10以内。
2.1.5外加剂
每立方米混凝土2公斤减水剂可降低水化热峰值，对混凝土收缩有补偿功能，可提高混凝土的抗裂性。
2.2混凝土配合比
2.2.1混凝土采用搅拌站供应的商品混凝土，要求混凝土搅拌站提前做好混凝土试配。
2.2.2混凝土配合比应提高试配确定。按照国家现行《混凝土结构工程施工及验收规范》、《普通混凝土配合比设计规程》及《粉煤灰混凝土应用技术规范》中的有关技术要求进行设计。
2.2.3粉煤灰采用外掺法时仅在砂料中扣除同体积的砂量。另外应考虑到水泥的供应情况，以满足施工的要求。
3.浇筑时采取的措施
浇筑方案，除应满足每一处混凝土在初凝以前就被上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外，还应考虑结构大小、钢筋疏密、预埋管道和地脚螺栓的留设、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响，常用方法有以下几种：
3.1全面分层
即在第一层全面浇筑全部浇筑完毕后，再回头浇筑第二层，此时应使第一层混凝土还未初凝，如此逐层连续浇筑，直至完工为止。采用这种方案，适用于结构平面尺寸一般不宜太大，施工时从短边开始，沿长边推进比较合适。必要时可分成两段，从中间向两端或从两端向中间同时进行浇筑。
3.2分段分层混凝土浇筑
先从底层开始，浇筑至一定距离后浇筑第二层，如此依次向前浇筑其他各层。由于总的层数较多，所以浇筑到顶后，第一层末端的混凝土还未初凝，又可以从第二段依次分层浇筑。这种方案适用于单位时间内要求供应的混凝土较少，结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。
3.3斜面分层
要求斜面的坡度不大于1/3，适用于结构的长度超过厚度3倍的情况。混凝土从浇筑层下端开始，逐渐上移。
4.养护阶段注意事项
大体积混凝土养护时要注意温度控制。不仅要满足强度增长的需要，还应通过人工的温度控制，防止因温度变形引起混凝土的开裂。
混凝土养护阶段的温度控制应遵循以下几点：
4.1混凝土的中心温度与表面温度之间、混凝土表面温度与室外最低气温之间的差值均应小于20℃；当结构混凝土具有足够的抗裂能力时，不大于25℃～30℃。
4.2混凝土拆模时，混凝土的温差不超过20℃。其温差应包括表面温度、中心温度和外界气温之间的温差。
4.3采用内部降温法来降低混凝土内外温差。
4.4保温法是在结构物外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料，在缓慢的散热过程中，使混凝土获得必要的强度，以控制混凝土的内外温差小于20℃。
4.5混凝土表层布设抗裂钢筋网片，防止混凝土收缩时产生干裂。
在大体积混凝土施工时掌握住它的基本知识，并根据实际采取有效措施，会使施工质量得到很好的保证。
5.结束语
综上所述，虽然大体积砼很容易产生裂缝，但是大量的科学研究以及成功的工程实例都表明，只要我们在设计、施工工艺、材料选择以及后期的养护过程中能够充分考虑的各种因素的影响，还是完全可以避免危害结构的裂缝的产生。■
【参考文献】
［１］张瑞文.高层建筑基础筏板大体积砼施工裂缝控制[J].科技资讯,2010, (28).
［２］毕佳,严松源.大体积混凝土施工中温度裂缝的控制[J].解放军理工大学学报(自然科学版),2000, (05).
［３］张磊,鲁企造.浅谈大体积混凝土浇筑的主要措施[J].科技资讯,2007, (20).
【论文摘要】随着中国经济的迅猛发展,掀起建设高潮,大体积砼在各类构筑中被广泛应用。本文主要就大体积砼施工普遍存在的质量通病防治的技术、组织技巧进行探讨。
近年来，交通基础建设得到迅猛发展，各地兴建了大量的混凝土桥梁。在桥梁建造和使用过程中，有关因出现裂缝而影响工程质量甚至导致桥梁垮塌的报道屡见不鲜。大体积砼混凝土开裂可以说是“常发病”和“多发病”，经常困扰着桥梁工程技术人员。
1.产生裂缝的主要原因
1.1水泥水化热
水泥在水化过程中要释放出一定的热量，而大体积混凝土结构断面较厚，表面系数相对较小，所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去，以至于越积越高，使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热，与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热，实际上内部的最高温度，多数发生在浇筑后的最初3～5天。
1.2外界气温变化
大体积混凝土在施工阶段，外界气温的变化对防止大体积砼裂缝产生起着很大的影响。砼内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，砼的浇注温度也就会愈高。
1.3砼的收缩
砼在空气中硬结时体积减小的现象称为砼收缩。砼在不受外力的情况下的这种自发变形，受到外部约束时，将在砼中产生拉应力，使得砼开裂。引起砼的裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩等三种。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化，后期主要是砼内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。
2.浇筑前的准备工作
影响混凝土收缩，主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺(特别是养护条件)等。
2.1材料选择
本工程采用商品混凝土浇筑。对主要材料要求
2.1.1水泥
考虑普通水泥水化热较高，特别是应用到大体积混凝土中，大量水泥水化热不易散发，在混凝土内部温度过高，与混凝土表面产生较大的温度差，便混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。因此确定采用水化热较低的矿渣硅酸盐水泥，标号为525号，通过掺加合适的外加剂以改善混凝土的性能，提高其抗渗能力。
2.1.2粗骨料
采用碎石，粒径5～25毫米，含泥量不大于1%。选用粒径较大、级配良好的石子配制的混凝土，和易性较好，抗压强度较高，同时可以减少用水量及水泥用量，从而使水泥水化热减少，降低混凝土温升。
2.1.3细骨料
采用中砂，平均粒径大于0.5毫米，含泥量不大于5%。选用平均粒径较大的中、粗砂拌制的混凝土比采用细砂拌制的混凝土可减少用水量10%左右，同时相应减少水泥用量，使水泥水化热减少，降低混凝土温升，并可减少混凝土收缩。
2.1.4粉煤灰
由于混凝土的浇筑方式为泵送，为了改善混凝土的和易性便于泵送，考虑掺加适量的粉煤灰。粉煤灰的掺量控制在10以内。
2.1.5外加剂
每立方米混凝土2公斤减水剂可降低水化热峰值，对混凝土收缩有补偿功能，可提高混凝土的抗裂性。
2.2混凝土配合比
2.2.1混凝土采用搅拌站供应的商品混凝土，要求混凝土搅拌站提前做好混凝土试配。
2.2.2混凝土配合比应提高试配确定。按照国家现行《混凝土结构工程施工及验收规范》、《普通混凝土配合比设计规程》及《粉煤灰混凝土应用技术规范》中的有关技术要求进行设计。
2.2.3粉煤灰采用外掺法时仅在砂料中扣除同体积的砂量。另外应考虑到水泥的供应情况，以满足施工的要求。
3.浇筑时采取的措施
浇筑方案，除应满足每一处混凝土在初凝以前就被上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外，还应考虑结构大小、钢筋疏密、预埋管道和地脚螺栓的留设、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响，常用方法有以下几种：
3.1全面分层
即在第一层全面浇筑全部浇筑完毕后，再回头浇筑第二层，此时应使第一层混凝土还未初凝，如此逐层连续浇筑，直至完工为止。采用这种方案，适用于结构平面尺寸一般不宜太大，施工时从短边开始，沿长边推进比较合适。必要时可分成两段，从中间向两端或从两端向中间同时进行浇筑。
3.2分段分层混凝土浇筑
先从底层开始，浇筑至一定距离后浇筑第二层，如此依次向前浇筑其他各层。由于总的层数较多，所以浇筑到顶后，第一层末端的混凝土还未初凝，又可以从第二段依次分层浇筑。这种方案适用于单位时间内要求供应的混凝土较少，结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。
3.3斜面分层
要求斜面的坡度不大于1/3，适用于结构的长度超过厚度3倍的情况。混凝土从浇筑层下端开始，逐渐上移。
4.养护阶段注意事项
大体积混凝土养护时要注意温度控制。不仅要满足强度增长的需要，还应通过人工的温度控制，防止因温度变形引起混凝土的开裂。
混凝土养护阶段的温度控制应遵循以下几点：
4.1混凝土的中心温度与表面温度之间、混凝土表面温度与室外最低气温之间的差值均应小于20℃；当结构混凝土具有足够的抗裂能力时，不大于25℃～30℃。
4.2混凝土拆模时，混凝土的温差不超过20℃。其温差应包括表面温度、中心温度和外界气温之间的温差。
4.3采用内部降温法来降低混凝土内外温差。
4.4保温法是在结构物外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料，在缓慢的散热过程中，使混凝土获得必要的强度，以控制混凝土的内外温差小于20℃。
4.5混凝土表层布设抗裂钢筋网片，防止混凝土收缩时产生干裂。
在大体积混凝土施工时掌握住它的基本知识，并根据实际采取有效措施，会使施工质量得到很好的保证。
5.结束语
综上所述，虽然大体积砼很容易产生裂缝，但是大量的科学研究以及成功的工程实例都表明，只要我们在设计、施工工艺、材料选择以及后期的养护过程中能够充分考虑的各种因素的影响，还是完全可以避免危害结构的裂缝的产生。■
【参考文献】
［１］张瑞文.高层建筑基础筏板大体积砼施工裂缝控制[J].科技资讯,2010, (28).
［２］毕佳,严松源.大体积混凝土施工中温度裂缝的控制[J].解放军理工大学学报(自然科学版),2000, (05).
［３］张磊,鲁企造.浅谈大体积混凝土浇筑的主要措施[J].科技资讯,2007, (20).