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大体积混凝土裂缝控制及处理措施寇江超

发表时间：2020/7/14 来源：《基层建设》2020年第7期作者：寇江超

[导读] 摘要：为了保证在施建筑物基础结构的安全稳固，我们需仔细分析大体积混凝土温度裂缝产生的原因，结合实际施工工艺条件，从温度控制、改变约束、降低温度差着手，重点控制混凝土应力释放产生裂缝。

        中国建筑第二工程局有限公司北京 100000
        摘要：为了保证在施建筑物基础结构的安全稳固，我们需仔细分析大体积混凝土温度裂缝产生的原因，结合实际施工工艺条件，从温度控制、改变约束、降低温度差着手，重点控制混凝土应力释放产生裂缝。与此同时，还应根据适配比例合理掺入高抗裂性能掺入物料。只有在施工前组织编制大体积混凝土专项施工方案，过程中严格把控施工工艺的措施，才能有效控制裂缝的产生和延伸，切实保证建筑物结构安全。
        关键词：大体积混凝土；裂缝控制；处理措施
        引言：在工程施工中大体积混凝土的施工质量的控制尤为重要，施工时应该从各个环节采取措施加以控制，以确保其施工质量，而如何通过有效措施的采取来实现大体积混凝土施工技术的突破已经成为建筑行业关注的一个焦点问题。比如在华东某市政桥梁工程（高架桥部分）桥梁混凝土的施工中，从构造、技术、施工等方面采取了一系列控制措施，防止了混凝土温度裂缝的产生，为大体积混凝土的施工提供了宝贵经验。
        一、大体积混凝土出现裂缝的原理
        1、结构内部的约束应力
        在大体积混凝土结构施工过程及施工完成之后，由于混凝土温度的变化，不同的温度结构内外的混凝土产生具有差异的应力，即内部产生压应力，外部产生拉应力。在压应力和拉应力的共同作用下，大体积混凝土表面就会产生裂缝的现象。
        2、结构外部的约束力
        大体积混凝土结构会随着混凝土温度及水化的变化而产生形状的变化。但由于混凝土的浇注需建立在一定的基础之上，而外界基础必然会对混凝土形状的变化产生一定的约束作用，最终导致对混凝土产生正向或反向的约束力。
        二、大体积混凝土裂缝成因分析
        1、收缩裂缝成因分析
        一般情况下，如果大体积混凝土出现收缩反应，则其裂缝现象就会较为明显，之所以出现裂缝，与混凝土中水泥型号选择、水泥用量、用水量有着很直接的关系，因为混凝土中水泥用水量越大，其所产生的收缩反应越强烈，尤其是在混凝土浇筑阶段，水泥水热化会自动散热发生收缩，当这种收缩应力高于同期比混凝土抗拉伸能力时，就会在混凝土表面或内部出现大面积裂缝。另外，大体积混凝土工程中，水泥的用量是巨大的，即使水灰配比度处在标准范围内，其自身所产生的收缩应力一旦遇到较高或较低的温度，也会导致混凝土发生裂缝现象。
        2、温差裂缝成因分析
        由于大体积混凝土工程面积较大、厚度较高，所以其构件表面及内部散热速度也会较其它工程略损一筹，当水泥水热化温度和构件内部温度高于混凝土表而温度，且差异较大时，则混凝土就会出现热胀冷缩反应，从而导致自身裂缝的形成。同时，大体积混凝土工程内部和外部温度差异超过基准范围时，也会产生收缩应力，一旦高于混凝土抗拉伸数值后，就会生成裂缝，即所谓的温差裂缝。
        3、安定性裂缝成因分析
        所谓安定性裂缝是指大体积混凝土弧线龟裂现象，这种成因主要是由水泥自身的安定性不合格所致，所以，应重视水泥型号的选择和配比度。
        三、大体积混凝土裂缝控制措施
        1、优化配合比设计
        （1）在满足强度、和易性、耐久性的前提下，尽量减少单位水泥用量。混凝土中单位水泥用量每增减10kg，水泥水化后的温度将增减1℃，减少单位水泥用量，有利于降低水泥水化热引起的绝热温升，从而减少混凝土内外温差。
        1）掺加适量的粉煤灰。厚度不大时，在满足强度、和易性、耐久性的前提下，掺量以15%～20%为宜。

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如厚度超过2m，在大体积混凝土内部可适当加大粉煤灰掺量。另粉煤灰愈合能力强，也有利于减少混凝土裂缝。
        2）抛块石。在大体积混凝土中抛10%～15%的坚硬无裂缝、干净的大块石，规格为150～300mm。抛块石除了可减少水泥用量，降低水泥水化热外，石块本身可吸收热量，也使水化热进一步降低。在混凝土结构中中部配筋少的部位，宜多抛块石，并保持石块间的间距10～15cm，注意块石底部不能积水，块石分布均匀。
        3）合理使用外加剂。如减水剂可大大改善混凝土的工作性能，同时减少水及水泥用量10%左右，降低了水泥水化热。
        （2）砂率不宜过大，在满足泵送混凝土前提下，尽可能选较小的砂率。砂率过大，混凝土的抗裂性能将降低，混凝土的干燥收缩加大，易产生收缩裂缝。
        （3）水灰比不宜大于0.5。水灰比大，混凝土内部孔隙增多，将使混凝土的强度和抗裂性能降低。在实际工程中，对混凝土配合比确定的水灰比和坍落度值，应严格控制。
        2、选择合理的施工方案
        合理的施工方案是有效地预防和控制大体积混凝土裂缝产生的重要前提。在施工方案的选择时，应把控好大体积混凝土的一次性浇筑量、施工时间、振捣时间、运输时间、施工缝的位置和间距等。对于较长部位的浇筑长度，最好按照垂直施工缝分割，尽量将分割缝设置在截面变化位置或受拉、受剪、受弯较小的位置。另外，大体积混凝土的浇筑厚度应控制好，分层位置应尽量设置在构建的变截面处，或混凝土构件受压较小处。在高温或高寒季节，应采取各种辅助措施，控制好混凝土的入模温度。
        3、大体积混凝土的施工工艺
        对大体积混凝土浇捣，可采取分层分块浇捣方式施工，在第一层混凝土还未初凝前，浇筑上一层，振捣棒应垂直插入底层混凝土50mm-100mm位置保证上下层充分结合，同时浇筑中要严格控制震动时间，采取快插慢拔振捣方式防止混凝土骨料与填充料离析引起的混凝土下落过速漏浆；施工中注意分散混凝土的放热峰值。合理布设降温措施，积极测温控温。控制降温速率，降温速率宜控制在2℃/d。在混凝土初凝时粗抹面一次，在混凝土终凝前，进行第二次抹光，尽量消除混凝土表面的龟裂裂纹，防止建成后出现气温骤降而发生的开裂；施工现场应注意遮蔽，防止烈日暴晒混凝土表面；控制浇筑温度，使新拌混凝土的温度尽量控制在6℃以下，为达到温度要求，可采取水中加碎冰的方式；另处施工现场还可采用预埋冷却水管，用循环水进行人工导热，降低混凝土的内部温度，以减少水化热的释放。高温作业环境应严格控制混凝土入模温度，养护时铺设土工织物，采取定时洒水降温措施。
        4、混凝土浇筑温度的控制
        混凝土从搅拌站出厂之后，通过混凝土搅拌车卸料、运输、浇筑、振捣以及平仓过程后，处于混凝土表面以下50～100mm的温度则称之为混凝土的浇筑温度。若混凝土浇筑温度越低，则会有利于对混凝土温度应力和内外温差的控制。一般当混凝土从属性状态向弹性状态转变时，混凝土温度越低，产生的开裂现象就会越少。在浇筑大体积混凝土时，在平均气温水平以下，浇筑温度每降低6℃，混凝土的最大温升值则会相应有3℃的降低。浇筑温度越高越容易使水泥的水化得到加快，通常浇筑温度每提升10℃，混凝土内部温度则会相应有35℃的提升。通常情况下，混凝土浇筑温度的降低则是通过加冰拌和、预冷骨料以及冷却拌合水等方法，使混凝土拌合物搅拌出机的温度得到有效降低。通过预冷粗骨料的效果较好，其次，则是水和砂的预冷，相比而言，预冷水泥的工艺不可取。
        结束语：大体积混凝土是指最小截面尺寸大于1m的商品混凝土结构。与普通钢筋混凝土相比，大体积混凝土结构厚，体积大、工程条件复杂和施工技术要求高。然而在施工过程中由于大体积混凝土工程条件复杂、水泥水化热较大、在混凝土浇筑过程中容易使结构物产生温度变形等原因会导致大体积混凝土结构出现温度裂缝，延长施工周期及增加投资成本，还会影响到建筑物基础的质量与安全。
        参考文献：
        [1]张弓.大体积混凝土裂缝的成因及处理方式研究[J].住宅与房地产,2019(15):86.
        [2]郭一男.公路桥梁大体积混凝土施工裂缝的控制要点[J].交通世界,2018(31):118-119.