王 軍，陳維壬，謝 東

（廣西云星地產(chǎn)投資集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530000）

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平日益提高，民用建筑業(yè)隨之增加?，F(xiàn)階段民用建筑往往采用大體積混凝土結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是施工技術(shù)要求高，水泥水化熱使溫度升高，因溫差變形而引起開裂。我國普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程有明確定義：混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小尺寸≥1 m，或預(yù)計(jì)會(huì)因水泥水化熱引起混凝土內(nèi)外溫差過大而導(dǎo)致裂縫的混凝土即為大體積混凝土。因此，大體積混凝土主要的問題是如何控制混凝土溫度變形裂縫，以提高混凝土的抗?jié)B、抗裂、抗侵蝕性能及提高建筑結(jié)構(gòu)的耐久性。

1 混凝土裂縫的形成原因

1.1 外部荷載作用

由于外荷載（靜、動(dòng)荷載）作用產(chǎn)生的直接應(yīng)力及各種結(jié)構(gòu)次應(yīng)力超過混凝土抗拉極限強(qiáng)度時(shí)而產(chǎn)生的裂縫。混凝土的抗壓強(qiáng)度很大而抗拉強(qiáng)度很小，只有抗壓強(qiáng)度的 1/10～1/16。因此，在大體積混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，通常要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力（如重力壩的設(shè)計(jì)）或者只出現(xiàn)很小的拉應(yīng)力。因此，大體積混凝土結(jié)構(gòu)由于外荷載引起的裂縫很少。

1.2 體積收縮

收縮變形主要包括塑性收縮變形和干燥收縮兩個(gè)方面。在硬化之前，混凝土處于塑性狀態(tài)，如果上部混凝土的均勻沉降受到限制，其水平方向的減縮比垂直方向更難時(shí)，就容易形成一些不規(guī)則的塑性收縮裂縫?；炷猎谒嗨^程中要產(chǎn)生一定的體積變形，但只有約20 %的水分是水泥水化所必需的，因此由于水泥水化所產(chǎn)生的“自生變形”很小，可以忽略不計(jì)。而摻入混凝土中其余80 %的水逐漸蒸發(fā)。隨著混凝土的不斷干燥而使吸附水溢出，就會(huì)出現(xiàn)干燥收縮變形?；炷恋谋砻媸湛s較快，中心收縮較慢，則表面的干縮受到中心的約束，而在表面產(chǎn)生拉應(yīng)力出現(xiàn)裂縫。顯然，外界環(huán)境濕度降低會(huì)加速混凝土的干縮導(dǎo)致混凝土裂縫產(chǎn)生。此外，混凝土還會(huì)產(chǎn)生碳化收縮變形，即空氣中的二氧化碳與混凝土中的氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣和水，這些結(jié)合水蒸發(fā)會(huì)使混凝土產(chǎn)生收縮變形。混凝土熱脹冷縮，在溫度下降過程中也會(huì)造成混凝土的收縮。實(shí)踐證明，混凝土的最終收縮值一般在2～6×10－4范圍內(nèi)波動(dòng)，有的高達(dá)10×10－4。這種收縮變形不受約束條件的影響，若有約束，由收縮引起的應(yīng)力占混凝土應(yīng)力值的30 %以上，即可引起混凝土的開裂。

1.3 溫度變化

在大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，由于體積、厚度均較大，傳熱效果差，水泥水化產(chǎn)生的熱量聚集在結(jié)構(gòu)物內(nèi)部長期不易散失，形成較大的溫差和溫度應(yīng)力。溫度應(yīng)力和溫差成正比，溫差越大，溫度應(yīng)力也越大。隨著混凝土結(jié)構(gòu)的大型化及施工速度的加快，水泥水化熱引起的溫度應(yīng)力成為結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生裂縫的重要原因。此外，大體積混凝土施工期間，外界氣溫的驟增或驟減都會(huì)引起混凝土內(nèi)外部的溫差而造成過大的溫度應(yīng)力。因此，如何降低混凝土的發(fā)熱量、控制混凝土的溫度應(yīng)力是大體積混凝土施工中關(guān)注的重點(diǎn)。

1.4 其他因素

由于地基不均勻沉降引起結(jié)構(gòu)變形，當(dāng)變形受到約束時(shí)便產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)此應(yīng)力超過混凝土抗拉極限強(qiáng)度時(shí)就產(chǎn)生裂縫。另外，混凝土拌合物的不均勻會(huì)造成混凝土硬化后彈性模量不均勻，使得混凝土在收縮變形過程中導(dǎo)致應(yīng)力集中從而引起裂縫。

2 大體積混凝土施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

2.1 配合比及原料

2.1.1 材料選擇

必須嚴(yán)格的控制混凝土原材料的質(zhì)量及標(biāo)準(zhǔn)，以保證混凝土強(qiáng)度及耐久性。①水泥的選擇：水泥的水化熱較高，易引起大體積混凝土內(nèi)部溫度過高，從而產(chǎn)生內(nèi)部壓力，導(dǎo)致混凝土開裂。因此，針對(duì)大體積混凝土，應(yīng)采用水化熱較低的硅酸鹽水泥，并通過加入外加劑調(diào)節(jié)其抗?jié)B性。②粗骨料的選擇：粗骨料的選擇不僅要符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也要滿足結(jié)構(gòu)密實(shí)且具有較大強(qiáng)度的特點(diǎn)。針對(duì)大體積混凝土工程，粗骨料以碎石為主，粒徑盡量保持在10 mm～20 mm之間，含泥量要小于1 %，并優(yōu)先選用連續(xù)級(jí)配好的碎石。這樣可以確?；炷恋暮鸵仔约皬?qiáng)度，減少混凝土的溫升。③細(xì)骨料的選擇：選擇中粗砂作為主料，細(xì)度模數(shù)不小于2粒徑不大于0.5 mm，這樣，可以比同體積的細(xì)砂混凝土少用1/10的水量，除此之外還要確保砂中不含其他雜物，含泥量要小于1 %。④添加粉煤灰。本工程采用不低于二級(jí)的粉煤灰，以保證混凝土的流動(dòng)性及強(qiáng)度。在原料進(jìn)場(chǎng)后，須對(duì)其進(jìn)行取樣復(fù)測(cè)，合格后方可使用。

2.1.2 配合比的確定與優(yōu)化

通過試驗(yàn)室進(jìn)行多種配合比的試驗(yàn)和研究，選用最佳配合比作為混凝土的施工配合比，最佳配合比應(yīng)滿足以下要求：①混凝土的初凝時(shí)間不少于6 h。②混凝土的砂率控制在35 %～40 %。③混凝土中的最大氯離子含量為0.06 %。④混凝土中的最大堿含量為3.0 kg/m3。⑤水泥中鋁酸三鈣含量小于8 %。

2.2 混凝土的運(yùn)輸與澆筑

2.2.1 混凝土的運(yùn)輸

①混凝土在運(yùn)輸過程中，應(yīng)保持其勻質(zhì)性，做到不分層、不離析、不漏漿，以保持較好的和易性和塌落度；②混凝土運(yùn)輸采用混凝土罐車運(yùn)輸，混凝土罐車應(yīng)穿防寒氈，保證混凝土的出罐溫度；③混凝土的供應(yīng)必須保證混凝土連續(xù)澆筑。

2.2.2 混凝土的澆筑

澆筑時(shí)除應(yīng)滿足每一處混凝土在初凝以前就被上一層新混凝土覆蓋并搗實(shí)完畢外，還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)大小、鋼筋疏密、混凝土供應(yīng)情況以及水化熱等因素的影響，常采用的方法有以下幾種：

（1）分段分層：混凝土澆筑時(shí)，先從底層開始，澆筑至一定距離后澆筑第二層，如此依次向前澆筑其他各層。由于總的層數(shù)較多，所以澆筑到頂后，第一層末端的混凝土還未初凝，又可以從第二段依次分層澆筑。這種方案適用于單位時(shí)間內(nèi)要求供應(yīng)的混凝土較少、結(jié)構(gòu)物厚度不太大而面積或長度較大的工程。

（2）全面分層：即在第一層全面澆筑完畢后，再回頭澆筑第二層，此時(shí)應(yīng)保證第一層混凝土還未初凝，如此逐層連續(xù)澆筑，直至完工為止。采用這種方案，適用于結(jié)構(gòu)的平面尺寸一般不宜太大，施工時(shí)從短邊開始，沿長邊推進(jìn)比較合適。必要時(shí)可分成兩段，從中間向兩端或從兩端向中間同時(shí)進(jìn)行澆筑。

（3）斜面分層：要求斜面的坡度不大于 1/3，適用于結(jié)構(gòu)的長度超過厚度3倍的情況?；炷翉臐仓酉露碎_始，逐漸上移。澆搗的一般要求：①混凝土自由傾落高度不應(yīng)超過2 m，否則應(yīng)用串筒、溜槽，以保證混凝土不致發(fā)生離析現(xiàn)象；②振動(dòng)棒快插慢拔。插點(diǎn)布置均勻排列，逐點(diǎn)移動(dòng)，順序進(jìn)行，不應(yīng)遺漏，移動(dòng)間距一般不超過30 mm～40 mm。為保證泵送混凝土澆筑速度應(yīng)該配備足夠數(shù)量的振動(dòng)機(jī)械和人員；③澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)經(jīng)常檢查觀察模板、鋼筋、預(yù)留孔和埋件，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)糾正；④基礎(chǔ)梁和板不能同時(shí)連續(xù)澆注，在水平交接時(shí)，應(yīng)適當(dāng)問歇1 h～2 h，待混凝土沉實(shí)再繼續(xù)澆搗，以防“吊腳”。

2.3 混凝土的養(yǎng)護(hù)

（1）大體積混凝土養(yǎng)護(hù)要達(dá)到保濕和保溫的雙重目的，在混凝土澆筑及二次抹面壓實(shí)后應(yīng)立即覆蓋保溫，先在混凝土表面覆蓋一層塑料布，然后在塑料布上覆蓋一層防寒氈，塑料布覆蓋后可以起到保溫、保濕的作用，防止混凝土表面因脫水而產(chǎn)生干裂縫。

（2）混凝土養(yǎng)護(hù)期間，應(yīng)根據(jù)測(cè)溫情況掌握內(nèi)部溫差情況，當(dāng)內(nèi)部溫度與表面溫度大于 25 ℃，應(yīng)采取保溫措施，在其表面上覆蓋袋裝珍珠巖進(jìn)行保溫，降低溫差。

（3）大體積混凝土養(yǎng)護(hù)應(yīng)保證在潮濕的狀態(tài)下養(yǎng)護(hù)不得少于14 d，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)設(shè)專人負(fù)責(zé)養(yǎng)護(hù)工作。

3 結(jié)束語

總之，大體積混凝土的施工應(yīng)優(yōu)選原材料、優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)，采用科學(xué)的施工方法，做好溫度監(jiān)測(cè)工作并加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，就可以降低混凝土溫度直力和提高混凝土本身抗拉性能，避免大體積混凝土施工中遇到的各種裂縫，從而保證整個(gè)工程的質(zhì)量。