论大体积混凝土裂缝控制技术
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摘要:混凝土裂缝控制一直混凝土施工中的技术难题,大体积混凝土的裂缝主要是由于混凝土温差大产生的温度应力超过混凝土的抗拉强度引起的,本文探讨了引起混凝土裂缝产生的原因,从分析原因着
手,探索控制大体积混凝土裂缝的方法和措施。
关键词:应力;大体积混凝土;温度裂缝
中图分类号：TV331文献标识码： A
1.大体积混凝土裂缝分类及其成因
1.1裂缝的分类
①裂缝按其开裂程度可分为表面的，贯穿的；就其在结构物表面形状可分为网状裂缝、爆裂状裂缝、不规则短裂缝、纵向裂缝、横向裂缝、斜裂缝等；②裂缝按其发展情况可分为稳定的和不稳定的、能愈合的和不能愈合的；③裂缝按其产生的时间可分为混凝土硬化之前产生的塑性裂缝和硬化之后产生的裂缝；④裂缝按其产生的原因可分为荷载裂缝和变形裂缝。
1.2裂缝产生的成因：
①温度收缩裂缝是水化放热快、放热量大的水泥拌制的混凝土，入模温度高（如高于30度）的混凝土以及在浇筑后养护阶段措施不当（混凝土内部温度与表面温度温差大于25度、表面温度与环境气温温差大于25度、混凝土冷却降温较快）时而引发的裂缝。②塑性收缩裂缝新拌混凝土在凝结过程中因表面水分蒸发引起的裂缝。当新浇混凝土表面水分蒸发大于混凝土内部从上而下的泌水速度，表面就会失水收缩，这种收缩收到表面下部混凝土的约束而形成开裂。塑性收缩裂缝通常短而浅，多呈无序龟裂状。水泥用量大、水泥细度过细、用水量大的混凝土易发生塑性开裂；掺某些矿物混合料及缓凝剂也会加大塑性收缩；气温高、湿度低和有风的环境下，混凝土表面水分蒸发快，也容易出现塑性裂缝。③外约束作用越大，相应的温度应力愈大；内约束产生的温度应力与块体内、外温差愈大，温度应力也愈大。如果二者产生的拉应力超过混凝土的抗拉强度混凝土都要出现裂缝。方块A、B、C水泥用量少，水化热小，且方块A底部无外约束，所以方块A不产生裂缝。方块B、C底部有外约束，当外约束产生的拉应力超过混凝土的抗拉强度就出现裂缝，因此方块B、 C在榫槽处有时出现裂缝，方块D和卸荷板因有抗冻要求，强度等级高，水泥用量多，水化热大，且都有外约束（方块D在底部榫糟处，卸荷板在预留孔处），所以方块D和卸荷板出现的裂缝比B、C明显。混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构形式等原因。
2.技术措施
2.1设计中宜采取减少大体积混凝土外部约束的技术措施。
2.2大体积混凝土置于岩石类地基上时，宜在混凝土垫层上设置滑动层。
2.3大体积混凝土的设计强度等级宜为C25～C40，并可采用混凝土60d或90d的强度作为混凝土配合比设计、混凝土强度评定及工程验收的依据。混凝土配合比应提前试配确定，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。因此要求混凝土搅拌站根据现场提出的技术要求，提前做好混凝土试配。
2.4选用低水化热水泥，优化混凝土原材料和配合比等。
2.5大体积混凝土结构配筋除应满足结构强度和构造要求外，还应结合大体积混凝土的施工方法配置控制温度和收缩的构造钢筋。
2.6降低混凝土的入模温度。
2.7大体积混凝土施工过程中采取保温保湿措施。
2.8大体积混凝土工程施工前，宜对施工阶段大体积混凝土浇筑体的温度、温度应力及收缩应力进行试算，并确定施工阶段大体积混凝土浇筑体的温升峰值、里表温差及降温速率的控制指标，制定相应的温控技术措施。
2.9加强施工中的温度控制，混凝土浇筑体在入模温度基础上的温升值不宜大于50度，混凝土内部温度不超过65度，混凝土中心与表面的温差不应超过25度，混凝土表面温度与环境温度的温度差不超过20度，混凝土浇筑体的降温速率不宜大于2℃/d，温度陡降不超过10度。保温及测温工作要持续到混凝土内部温度与大气平均温度差在15度以内，混凝土强度达到设计强度的75%以上时，才能停止测温。
3.施工方法
①跳仓施工法：将超长的混凝土块体分为若干小块体间隔施工，再将若干小块体连成整体，依靠混凝土抗拉强度抵抗下一段的温度收缩应力的施工方法。跳仓法施工的最大分块尺寸不宜大于40米，跳仓间隔施工的时间不宜小于7d，跳仓接缝处应按施工缝的要求设置和处理。②留置变形缝：变形缝的设置和施工应符合国家现行有关标准的规定；③后浇带施工：后浇带的设置和施工应符合国家现行有关标准的规定；
4.材料选择
4.1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。当表面拉应力超过早期混凝土抗拉强度时就会产生温度裂缝，因此采用水化热比较低的矿渣硅酸盐水泥，通过掺加合适的外加剂可以改善混凝土的性能，提高混凝土的抗渗能力。
4.2粗骨料：采用碎石，粒径5-25mm，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。
4.3细骨料：采用中砂，平均粒径大于0.5mm，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。
4.4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。按照规范要求，采用矿渣硅酸盐水泥拌制大体积粉煤灰混凝土时，其粉煤灰取代水泥的最大限量为25%。粉煤灰对水化热、改善混凝土和易性有利，但掺加粉煤灰的混凝土早期极限抗拉值均有所降低，对混凝土抗渗抗裂不利，因此粉煤灰的掺量控制在10以内，采用外掺法，即不减少配合比中的水泥用量。按配合比要求计算出每立方米混凝土所掺加粉煤灰量。
4.5外加剂：设计无具体要求，通过分析比较及过去在其它工程上的使用经验，每立方米混凝土2kg，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。具体外加剂的用量及使用性能，商品混凝土公司在浇筑前应报告送达施工单位。
5.现场准备工作
5.1大体积混凝土施工前，应做好各项施工前的准备工作，并与当地气象台、站联系，掌握近期气象情况。必要时，应增添相应的技术措施，在冬期施工时，尚应符合国家现行有关混凝土冬期施工的标准。
5.2大体积混凝土施工前应做好场内场外的交通运输疏导方案；
5.3施工现场的供水、供电应满足混凝土连续施工的需要，当有断电可能时，应有双回路供电或自备电源等措施。项目经理部应与建设单位联系好施工用电，以保证混凝土振捣及施工照明用。
5.4用于大体积混凝土施工的设备，在浇筑混凝土前应进行全面的检修及试运转，其性能和数量应满足大体积混凝土连续浇筑的需要；
5.5混凝土的测温监控应按规范要求进行设置和布设，浇筑混凝土时预埋的测温管及保温随需的塑料薄膜、草席等应提前准备好。标定调试应正常，并派专人负责测温作业管理。
5.6大体积混凝土的供应能力应满足混凝土连续施工的需要，不宜低于单位时间所需量的1.2倍。将基础底板上表面标高抄测在柱、墙钢筋上，并作明显标记，供浇筑混凝土时找平用。
5.7管理人员、施工人员、后勤人员、保卫人员等昼夜排班，坚守岗位，各负其责，保证混凝土连续浇灌的顺利进行。
6.结论
综上所述，大体积混凝土应用愈来愈广泛由于建筑物和构筑物向高空和地下发展,大体积混凝土应用的主要问题是由于混凝土降温产生的温度应力引起的裂缝控制难,采取有效措施预防温度应力引发混凝土表面和内部出现的有害裂缝,一直是大体积混凝土结构施工中的技术难题,目前,还没有能解决大体积混凝土裂缝的有效方法,只能从原材料,设计、施工、养护、修补等预防控制混凝土裂缝。