曹田

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摘 要：現(xiàn)代建筑中時常涉及到大體積混凝土施工，如高層樓房基礎(chǔ)、大型設(shè)備基礎(chǔ)、水利大壩等。它主要的特點就是體積大，水泥水化熱釋放比較集中，內(nèi)部升溫比較快?；炷羶?nèi)外溫差較大時，會使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，影響結(jié)構(gòu)安全和正常使用。所以必須從根本上分析它，來保證施工的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：大體積 混凝土 裂縫 原因控制

1、大體積砼裂縫產(chǎn)生的原因

（1）水泥水化熱

水泥在水化過程中要產(chǎn)生大量的熱量，是大體積砼內(nèi)部熱量的主要來源。由于大體積砼截面厚度大，水化熱聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散失，使砼內(nèi)部的溫度升高。砼內(nèi)部的最高溫度，大多發(fā)生在澆筑后的3～5d，當(dāng)砼的內(nèi)部與表面溫差過大時，就會產(chǎn)生溫度應(yīng)力和溫度變形。溫度應(yīng)力與溫差成比，溫差越大，溫度應(yīng)力也越大。當(dāng)砼的抗拉強度不足以抵抗該溫度應(yīng)力時，便開始產(chǎn)生溫度裂縫。這就是大體積砼容易產(chǎn)生裂縫的主要原因。

（2）約束條件

大體積鋼筋砼與地基澆筑在一起，當(dāng)早期溫度上升時產(chǎn)生的膨脹變形受到下部地基的約束而形成壓應(yīng)力。由于砼的彈性模量小，徐變和應(yīng)力松弛度大，使砼與地基連接不牢固，因而壓應(yīng)力較小。但當(dāng)溫度下降時，產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，若超過砼的抗拉強度，砼就會出現(xiàn)垂直裂縫。

（3）外界氣溫變化

大體積砼在施工期間，外界氣溫的變化對大體積砼的開裂有重大影響。砼內(nèi)部溫度是由澆筑溫度、水泥水化熱的絕熱溫度和砼的散熱溫度三者的疊加。外界溫度越高，砼的澆筑溫度也越高。外界溫度下降，尤其是驟降，大大增加外層砼與砼內(nèi)部的溫度梯度，產(chǎn)生溫差應(yīng)力，造成大體積砼出現(xiàn)裂縫。因此控制砼表面溫度與外界氣溫溫差，也是防止裂縫的重要一環(huán)。

（4）砼的收縮變形

砼的拌合水中，只有約20%的水分是水泥水化所必需的，其余80%要被蒸發(fā)。砼中多余水分的蒸發(fā)是引起砼體積收縮的主要原因之一。這種收縮變形不受約束條件的影響，若存在約束，就會產(chǎn)生收縮應(yīng)力而出現(xiàn)裂縫。

2、大體積裂縫控制方法

一是要盡量減少水泥水化熱，推遲放熱高峰出現(xiàn)的時間，優(yōu)先選用低水化熱的礦渣水泥拌制混凝土，并適當(dāng)使用緩凝減水劑。在保證混凝土設(shè)計強度等級前提下，適當(dāng)降低水灰比，減少水泥用量；摻粉煤灰可替代部分水泥，由于粉煤灰的水化反應(yīng)較慢，可推遲放熱高峰的出現(xiàn)時間；摻外加劑也可達到減少水泥、水的用量，推遲放熱高峰的出現(xiàn)時間；夏季施工時采用冰水拌和、砂石料場遮陽、砼輸送管道全程覆蓋灑冷水等措施可降低砼的出機和入模溫度。以上這些措施可減少砼硬化過程中的溫度應(yīng)力值。

二是進行保溫保濕養(yǎng)護，使砼硬化過程中產(chǎn)生的溫差應(yīng)力小于砼本身的抗拉強度，從而可避免砼產(chǎn)生貫穿性的有害裂縫。

1）養(yǎng)護方法。大體積混凝土的養(yǎng)護方法，分為保溫法和保濕法兩種。

2）養(yǎng)護時間。為了確保新澆筑的混凝土有適宜的硬化條件，防止在早期由于干縮而產(chǎn)生裂縫，大體積混凝土澆筑完畢后，應(yīng)在12h內(nèi)加以覆蓋澆水。普通硅酸鹽水泥拌制的混凝土養(yǎng)護時間不得少于14d；礦渣水泥、火山灰水泥等拌制的混凝土養(yǎng)護時間不得少于21d。

三是采用分層分段法澆筑砼，分層振搗密實以使砼的水化熱能盡快散失。大體積混凝土澆筑時，為保證結(jié)構(gòu)的整體性和施工的連續(xù)性，采用分層澆筑時，應(yīng)保證在下層混凝土初凝前將上層混凝土澆筑完畢。一般有三種澆筑方案：

1）全面分層

在整個模板內(nèi)，將結(jié)構(gòu)分成若干個厚度相等的澆筑層，澆筑區(qū)的面積即為基礎(chǔ)平面面積。澆筑混凝土?xí)r從短邊開始，沿長邊方向進行澆筑，要求在逐層澆筑過程中，第二層混凝土要在第一層混凝土初凝前澆筑完畢。全面分層方案一般適于平面尺寸不大的結(jié)構(gòu)。

2）分段分層

當(dāng)采用全面分層方案時澆筑強度很大，現(xiàn)場混凝土攪拌機、運輸和振搗設(shè)備均不能滿足施工要求，可采用分段分層方案。澆筑混凝土?xí)r結(jié)構(gòu)沿長邊方向分成若干段，澆筑工作從底層開始，當(dāng)?shù)谝粚踊炷翝仓欢伍L度后，便回頭澆筑第二層，當(dāng)?shù)诙訚仓欢伍L度后，回頭澆筑第三層，如此向前呈階梯形推進。分段分層方案適于結(jié)構(gòu)厚度不大而面積或長度較大時采用。

3）斜面分層

采用斜面分層方案時，混凝土一次澆筑到頂，由于混凝土自然流淌而形成斜面。混凝土振搗工作從澆筑層下端開始逐漸上移。斜面分層方案多用于長度較大的結(jié)構(gòu)。

四是控制大體積混凝土的振搗質(zhì)量

混凝土振搗應(yīng)采用振搗棒振搗。振搗棒操作，要做到‘快插慢拔”。在振搗過程中，宜將振動棒上下略有抽動，以便上下均勻振動。分層連續(xù)澆筑時，振搗棒應(yīng)插入下層50mm，以消除兩層間的接縫。每點振搗時間一般以lO～30s為宜，還應(yīng)視混凝土表面呈水平不再顯著下沉、不再出現(xiàn)氣泡、表面泛出灰漿為宜。

在振動界線以前對混凝土進行二次振搗，排除混凝土因泌水在粗集料、水平鋼筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土與鋼筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出現(xiàn)的裂縫，減少內(nèi)部微裂，增加混凝土密實度，使混凝土的抗壓強度提高，從而提高抗裂性。

五是做好測溫工作，隨時控制砼內(nèi)的溫度變化，及時調(diào)整保溫及養(yǎng)護措施，使混凝土中心溫度與表面溫度的差值、混凝土表面與大氣溫度差值均不應(yīng)超過25℃。

六其他措施

1）在基礎(chǔ)內(nèi)部預(yù)埋冷卻水管，通入循環(huán)冷卻水，強制降低混凝土水化熱溫度。

2）在厚大無筋或少筋的大體積混凝土中，摻加總量不超過20%的大石塊，減少混凝土的用量，以達到節(jié)省水泥和降低水化熱的目的。

3）在拌合混凝土?xí)r，還可摻入適量的微膨脹劑或膨脹水泥，使混凝土得到補償收縮，減少混凝土的溫度應(yīng)力。

4）改善配筋。為了保證每個澆筑層上下均有溫度筋，可建議設(shè)計人員將分布筋做適當(dāng)調(diào)整。溫度筋宜分布細密，一般用φ8 鋼筋，雙向配筋，間距15cm。這樣可以增強抵抗溫度應(yīng)力的能力。上層鋼筋的綁扎，應(yīng)在澆筑完下層混凝土之后進行。

5）設(shè)置后澆縫。當(dāng)大體積混凝土平面尺寸過大時，可以適當(dāng)設(shè)置后澆縫，以減小外應(yīng)力和溫度應(yīng)力；同時也有利于散熱，降低混凝土的內(nèi)部溫度。

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