工程大体积混凝土裂缝控制

工程大体积混凝土裂缝控制

庄淑红

庄淑红

揭阳市质安工程建设监理有限公司

摘要：大体积混凝土施工时最常见的是裂缝的产生，这些裂缝给整体工程质量带来很大破坏，加强混凝土配合比设计以及施工现场所采取的相应技术措施，把砼发热的温差控制在合理的范围内非常重要。本文根据工程实际，对大体积混凝土的温度裂缝的成因进行分析，并提出控制措施。

关键词：大体积混凝土；裂缝；成因；措施

1概述

某综合性大楼，拟建建筑物主楼23层，高78m，建筑面积约48530m2，主楼地下室底板38.2×30.8m，砼C30，S6防水砼，板厚1500mm，均属大体积混凝土。大体积混凝土在施工中最主要解决问题是控制温度裂缝的出现，为确保工程质量达到要求，根据该工程实际，对大体积混凝土的温度裂缝的成因进行分析及提供相应的施工方面的技术措施。

2大体积混凝土温度裂缝的成因

2.1水泥水化热的影响

水泥水化过程中放出大量的热量，从而使混凝土内部升高。尤其对于大体积混凝土来讲，这种现象更加严重。因为混凝土内部和表面的散热条件不同，因此混凝土中心温度很高，这样就会形成温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝。

2.2混凝土收缩的影响

混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收缩。混凝土在不受外力的情况下的这种自发变形，受到外部约束时（支承条件、钢筋等），将在混凝土中产生拉应力，使得混凝土开裂。引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩等三种。在硬化初期主要是水泥在水化凝固结硬过程中产生的体积变化，后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。

2.3外界气温湿度变化的影响

大体积混凝土结构在施工期间，外界气温的变化对防止大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也就会愈高；如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温度梯度。如果外界温度的下降过快，会造成很大的温度应力，极其容易引发混凝土的开裂。另外外界的湿度对混凝土的裂缝也有很大的影响，外界的湿度降低会加速混凝土的干缩，也会导致混凝土裂缝的产生。

3控制大体积混凝土温度裂缝的主要技术措施

3.1从配合比设计方面采取技术措施

在上述讨论的基础上，合理选择材料的种类和用量，进行混凝土配合比设计是控制温度裂缝的首要前提。配合比设计是依据中华人民共和国标准《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011）有特殊要求的混凝土配合比设计[1]进行。根据工程要求我们初步优选混凝土各种原材料进行混凝土配合比设计如下：

1）选用本地产塔牌42.5R强度等级的普通硅酸盐水泥。

2）在选择细骨料时，采用平均粒径较大的中粗砂，从而降低混凝土的干缩，减少水化热量，对混凝土的裂缝控制有重要作用。细骨料采用细度模数为2.9的中砂，在选择粗骨料时，可根据施工条件，尽量选用粒径较大、质量优良、级配良好的砾石。既可以减少用水量，也可以相应减少水泥用量，还可以减小混凝土的收缩和泌水现象。粗骨料采用最大粒径40mm连续级配的石灰岩碎石。

3）掺入适量外加剂。掺加适量的减水剂和粉煤灰，它可有效地增加混凝土的流动性，且能提高水泥水化率，增强混凝土的强度，从而可降低水化热，同时可明显延缓水化热释放速度。掺入水泥用量10%的粉煤灰，不仅节约水泥，大大改善混凝土和易性和可塑性，降低温升，减少收缩，提高抗渗能力；掺入水泥用量8%的AUA膨胀剂，可使混凝土在水化作用中出现微小膨胀，产生预应力，从而抵消混凝土收缩时产生的部分拉应力，达到补偿收缩作用，从而提高抗裂性能；掺入水泥用量1%~2%的JZB-3型缓凝高效减水剂，可延长混凝土的初凝时间，降低水化热，减少用水量，推迟温峰出现时间并降低温峰温度，大大提高混凝土的抗裂强度。

根据混凝土强度等级和坍落度进行混凝土设计，具体计算如下：

1）混凝土配制强度：fcu，0≥fcu，k+1.645δ

式中，fcu，k—混凝土立方体抗压强度标准值（Mpa）；δ—混凝土强度标准差（Mpa）

代入有关数据得：fcu，0=30+1.645×5.0=38.2Mpa

2）确定计算水胶比：W/B=（αa×fce）/（fcu，0+αaαb×fce）

式中αaαb—回归系数；fce—水泥28d抗压强度实测值（Mpa）

代入有关数据得：W/B=（0.46×46.8）/（38.2+0.46×0.07×46.8）=0.54

3）按耐久性要求复核水胶比

查对符合耐久性要求，因此W/B=0.54满足耐久性要求。

1）确定用水量

根据规程查表5.2.1-2，可得用水量185Kg/m3，由于本配合比掺入外加剂，减水率为20%左右，所以实际每立方混凝土用水量为：185×（1-20%）=148Kg

2）计算每立方米混凝土水泥用量

理论每立方米混凝土水泥用量：148/0.54=274Kg，由于掺加了粉煤灰，水泥用量节约了10%左右，所以实际每立方米混凝土水泥用量：274-274×10%=247Kg

3）根据施工单位对坍落度要求和骨料粒径及水胶比，查表得砂率36%

4）计算砂、石用量，假定重量=2450Kg/m3

则每立方米混凝土骨料用量：2450-274-148=2028Kg

砂用量：2028×0.36=730Kg/m3石用量：2028-730=1298Kg/m3

按照操作规程制备试件及对其试验得出结果如表1所示：

表1混凝土配合比设计及试验结果

3．2从施工方面采取技术措施

1）选择最佳的混凝土浇灌方案，按整体连续浇灌的要求，采取分层赶浆法及二次振动法，分三层，每层厚500mm，沿长轴方向开始浇筑，当进行到一定距离后，已浇筑的下层混凝土尚未初凝时（约3.5小时）即开始浇筑第二层，这样依次类推，直至整个底板浇筑完成（如下图1所示）。为了保证结构的整体性和混凝土浇筑工作的连续性，在编制浇筑方案时，首先应计算每小时浇筑的混凝土的数量Q：

Q≥BhL/（t1-t2）

式中，t1—混凝土初凝时间（h）；t2—运输时间（h）

图1大体积混凝土浇筑方案（分段分层）

分层赶浆法，可以使已浇筑的下层混凝土尚未初凝，有效地散发混凝土水化热，降低下层混凝土内部温度，缩小温差，二次振动法即是在下层混凝土尚未初凝时，进行第二次振动，这样就可以有效地将混凝土内部温度应力产生的直缝改变为多种方向细微不规则的纹路，同时起到二次散热作用。

2）混凝土的保温和养护。混凝土浇注完初凝后，立即覆盖塑料薄膜，接缝应紧密四周，上盖双层麻袋保温养护，终凝后每隔4h揭开塑料薄膜洒水养护，使混凝土薄面保持湿润，从而降低混凝土各部位之间温差，解决因温差产生应力而出现的温度裂缝。

4结论

采用上述几方面措施进行大体积混凝土施工的温度裂缝控制，底板自浇筑至建筑物完成未出现任何裂缝，效果良好，对工程项目分析总结出以下几点经验：

1）大体积混凝土施工要从选材方面设计出合理的混凝土配合比是解决水泥化热引起混凝土内部剧烈升温的一个关键，并采用“三掺”技术（粉煤灰、膨胀剂和缓凝减水剂），减少水泥用量，降低水化热，从而减少混凝土内外温差，有利于质量控制。

2）根据实际工程情况，通过科学、周密计算制定施工方案和相应的裂缝控制措施，有效降低内外温差，避免混凝土收缩裂缝的出现，确保工程的质量。

参考文献：

[1]江正荣.实用高层建筑施工手册.北京：中国建筑工业出版社，2003.10.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ55-2011.《普通混凝土配合比设计规程》.中国建筑工业出版社