探讨大体积混凝土施工及裂缝防治
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【摘要】文中主要讲述了如何掌握控制和减少大体积混凝土所产生裂缝的原因及措施。
1.大体积混凝土裂缝产生的主要原因
大体积混凝土结构产生裂缝按照其成因可大致分为以下几种：
1.1荷载裂缝
由于荷载直接作用，混凝土受到超过极限拉应力而引起裂缝，也称之为荷载裂缝或结构性裂缝，此种裂缝虽然危险性较大，但一般情况下不易出现。
1.2收缩裂缝
混凝土在逐渐散热和硬化的过程中会导致其体积收缩，如果混凝土的收缩受到相应的外部约束，就会在混凝土内产生相应的收缩应力，即可能在混凝土内部产生收缩裂缝。
1.3温度裂缝
水泥在水化过程中会释放大量的水化热量，由于大体积混凝土结构断面较厚，表面系数相对较小，混凝土在一次性整体浇筑时，水泥因水化产生的热量聚集在内部不易散发出去，这就致使混凝土内部温度会显著升高，而其表面散热相对于内部较快的多，所以会形成较大的内、外部温度差，从而使混凝土内部产生压应力，其表面相应产生拉应力。而此时，由于混凝土的龄期较短，其表面抗拉强度值较低，当表面拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，就会在混凝土表面产生裂缝。
1.4材料裂缝
一般表现为表面龟裂，主要是因为使用水化热较大的水泥或不合格的骨料而引起的。
2.大体积混凝土裂缝的预防或减少措施
2.1设计方面
（1）80年代以来，在全国的各大城市和地区相继建造了一大批大型高层、超高层的建筑物。这些建筑物本身或基础一般都设计为大体积混凝土，而且为了保证整体结构安全，混凝土的设计强度等级也有日趋增高之势，这就不可避免的导致混凝土之中水泥用量过大，造成混凝土的水化热过高，内外温差过大，温度应力易超过混凝土的极限抗拉强度即产生开裂，因此在设计上保证结构安全的前提下，要避免“强度越高越好”的倾向。
（2）在设计中应合理设置后浇带或采用改善约束条件，如在混凝土基础与岩石、混凝土与垫层之间的设置滑动层；在垂直面、键槽部位设置缓冲层用以消除嵌固作用，释放约束应力进而减少混凝土的开裂。
（3）除应满足承载力和结构构造要求外，还应增配抵抗或承受水泥水化热引起的温度应力及控制裂缝开展的钢筋，并以此来抑制混凝土开裂，在满足配筋率要求的前提下应尽量采用小直径、小间距的配筋方式。
2.2设计并确保混凝土的配合比
通过试验确定最佳配合比作为混凝土的施工配合比并在保证混凝土具有良好工作性的前提下尽可能减少用水量，合理选择使用外加剂，从而在实际施工中，生产和使用具有高强度、高韧性、弹性、低热和高抗拉值的混凝土。
2.3材料措施
（1）选择水泥：由于混凝土内部的热量主要来自于水泥在水化过程中产生的水化热，因此在选择水泥时应优先选用水化热较低的矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥或中低热的硅酸盐水泥并且控制其用量。
（2）选择骨料：我们知道，除了水灰比、水泥的细度对混凝土的收缩有直接的影响外，骨料的粗细程度对混凝土自身的收缩也有一定的影响，而骨料越细收缩程度越大，且发生收缩的时间越长，因此在选择混凝土的骨料时应尽量选用大的骨料，并尽可能多用骨料以减少干缩，如粗骨料选用5～35mm粒径的碎石或卵石，砂料尽量选用中砂或粗砂，并严格控制砂、石的含泥量。
（3）选择外加剂和添加剂：在保证混凝土强度的前提下，目前我国主要选择使用粉煤灰作为添加剂并适量掺入缓凝型减水剂，在添加粉煤灰后，可部分替代混凝土中的水泥，从而相应降低水泥用量，降低水化热及混凝土的温度，同时可以提高混凝土的和易性和耐久性，而缓凝型高效减水剂可以减少单位混凝土中的用水量，减低水化热，改善混凝土的工作性并提高抗裂性、防水性和整体强度。
2.4施工措施
（1）搅拌后的混凝土，应及时运至浇筑地点并入模浇筑，在运送过程中，要防止混凝土离析、灰浆流失和坍落度变化等现象发生，当混凝土下料高度超过标准规定时，应使用溜槽或串筒入模浇筑混凝土。
（2）确定混凝土的浇筑方案：大体积混凝土的浇筑应根据整体连续浇筑的要求，结合结构的平面布置、尺寸大小、钢筋疏密和混凝土供应条件等具体情况，选用以下三种方法：①全面分层。即将整个结构浇筑层分为数层浇筑，并且当已浇筑的第一层混凝土尚未开始凝结时开始浇筑第二层，按此方法逐层进行，直至整个浇筑施工结束，全面分层浇筑混凝土的方法适用于结构平面尺寸不太大的工程，对于长方形的构筑物，施工时一般从短边开始，沿长边推进浇筑，也可以从中间向两端或从两端向中间同时进行浇筑。②分段分层。适用于厚度较薄而面积或长度较大的结构工程，施工时从底层的一端开始浇筑混凝土，进行到一定的距离后浇筑第二层，如此依次浇筑上各层或继续向前浇筑。③斜面分层。该方法适用于结构的长度超过厚度3倍的工程，而振捣工作应从浇筑层的底层开始并逐渐上移以保证混凝土的施工质量。分层的厚度一般为50-100cm。
（3）控制混凝土的入模温度：混凝土工程施工时应尽可能选择适宜的气温，尽量避开特别炎热的天气，必要时采取降温措施以有效降低混凝土内部的实际温度，如用低温水或冰水搅拌混凝土，或对骨料进行冷却或设置遮阳装置，并在混凝土输送管道上覆盖罩布或湿麻袋以避免阳光照射，通过上述手段达到降低混凝土入模温度的目的。
（4）混凝土的振捣及表面处理：大体积混凝土在浇筑过程中要及时并加强振捣，振动棒的插入间距一般混凝土要密一些，大多为40～50cm左右，振动时间通常在15～30秒，且要快插慢拔，以混凝土泛浆为宜，在大约20～30分钟后进行二次振捣，特别对于预留洞，预埋件和钢筋密集部位更应精心施工，确保顺利布料和振捣密实。不同浇筑区域，上下层之间的混凝土浇筑的时间间隙为不超过初凝时间。
混凝土在浇筑、振捣过程中上涌的泌水或浮浆要及时做清除处理，在混凝土初凝前用铝合金长刮杆将表面泥浆刮平，后用木抹反复揉压数遍使其表面密实，最后压平后覆盖塑料薄膜。
（5）混凝土控温及养生：混凝土抹面完成后，通常应先在混凝土表面洒水，再覆盖一层塑料膜，薄膜上面覆盖草袋，必要时草袋上再覆盖一层彩条布，通过上述方法将起到保温、养护效果，这对控制大体积混凝土的温变裂缝起着重要作用，而为了及时掌握混凝土内部与表面温度的变化情况和规律，可在混凝土内部设置相应的测温点，测温点的布置应本着“经济合理”的原则，且有代表性，用以反应结构各部位的温度信息。一般应沿着浇筑高度布置在表面、中部和底部，且个数不少于三个。测温点间距一般为50～80cm。平面测温点间距一般为2.5～5m。测温管应露出混凝土表面大约10cm。通过测温，随时掌握与控制混凝土内部的温度变化。将混凝土内外温度差控制在25℃以内，并通过及时调整保温和养护措施，从而有效控制有害裂缝的出现。
3.总结
大体积混凝土结构施工是一个系统工程。其结构裂缝防治也是一门科学，对大体积混凝土裂缝进行有效防治已成为工程界普遍关注的课题，必须从设计、材料、施工等方面加以综合解决。但由于大体积混凝土应用条件的多样性和混凝土自身的复杂性，其开裂问题还将存在。但只要严格按照规范规定，选取适宜的施工工艺、采取相应的预防措施，就能有效地控制大体积混凝土结构的开裂，从而保证工程质量。[科]
【参考文献】
［1］李潘武.大体积混凝土非荷载应力的施工系统控制[D].西安:西安建筑科技大学,2004.
［2］王生.关于大体积混凝土施工的探讨[J].山西建筑，2012,38(11):92-5.