大体积混凝土裂缝控制综述.pdf

大体积混凝土裂缝控制综述 曾文风 1 1 9 【 施 工 技 术 】 大体积混凝土裂缝控制综述 曾 文 风 ( 新疆维吾尔自治区水利水电工程建设监理中心， 新疆 乌鲁木齐 8 3 0 0 O H D ) 摘要 简述大体积混凝土裂缝产生的原因， 裂缝预测、 现场控制， 材料选择， 混凝土的养护及保 证施 工 质量 的具 体措施 。 关键词 大体积混凝土 ； 温度裂缝 ； 沉缩裂缝； 裂缝控制 中图分类号 ： T V 4 3 文章标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 o 9 0 0 8 8 ( 2 0 1 2 ) 0 6 0 1 1 9 0 2 1 大体积混凝土裂缝类型及成因分析 1 1 温度裂缝 ( 1 ) 温度裂缝产生 的主要原 因： 一是 由于温差较 大引起的 ， 昆 凝土结构在硬化期 间水泥放 出大量 水化 热 ， 内部温度 不断上升 ， 使 混凝土表 面和 内部温差 较 大 ， 混凝土内部膨胀高于外部 ， 此时混凝土表面将受到 很大 的拉应力 ， 而混凝土的早期抗拉强度很低 ， 因而出 现裂缝。这种温差一般仅在表面处较大 ， 离开表面就 很快减弱 ， 因此裂缝只在接近表面的范围内发生 ， 表面 层以下结构仍保持完整。二是 由结构温差较大 ， 受到 外界 的约束引起 的， 当大体积混凝 土浇筑在约束地基 ( 例如桩基 ) 上 时， 又没有采取特殊措施降低 、 放 松或 取消约束 ， 或根本无法消除约束 ， 易发生深进 ， 直至贯 穿的温度裂缝。 ( 2 ) 温度裂缝 形成 的过程 ： 一般 ( 人为 ) 分为 3个 时期 ： 一是初期裂缝一就是在混凝土浇筑的升温期 ， 由 于水化热使混凝土浇筑后 2 3 d温度急剧上升， 内热 外冷引起“ 约束力”， 超过混凝土抗拉强度 引起 裂缝。 二是中期裂缝一就是水化 热降温期 ， 当水化热温升到 达峰值后逐渐下降， 水化热散尽时结构物的温度接近 环境温度 ， 此间结构物温度引起 “ 外约束力”， 超过混 凝土抗拉强度引起裂缝 。三是后期裂缝 ， 当混凝 土接 近周围环境条件之后保持相对稳定 ， 而当环境条件下 剧变时 ， 由于混凝土为不 良导体 ， 形 成温 度梯度 ， 当温 度梯度较大时， 混凝土产生裂缝 。 ( 3 ) 温度控制 ： 对温度应力 的控 制现场一般是进 行温控。在浇筑混凝土时 ， 采用温度传感片和测温仪 ， 从浇筑开始测温 ( 包 括入模 温度 ， 环境温度 ) ， 并及 时 抹压( 特别是初凝前 ) 和保 温保湿养护。浇筑完后根 据温控指标 ， 及时调整保温保湿养护条件 。 1 2 沉 缩裂 缝 当然混凝土沉缩裂缝在大体积混凝土 ( 特别是泵 送大流态混凝土 ) 施工 中也是非常多的。主要原 因是 振捣不密实 ， 沉实不足， 或者骨料下沉 ， 表层浮浆过多 ， 混凝土浇筑后 ， 没有及 时抹压实 ( 特别是初凝前 的二 次拌压 ) ， 且表 面覆盖不及 时 ， 受 风吹 日晒， 表面水份 散失快 ， 产生干缩 ， 混凝 土早期强度又低 ， 不能抵抗这 种变形而导致开裂。 2 保证大体积混凝土施工质量的措施 2 1 选择合适水泥和严格控制水泥用量 优先采用 5 2 5 R普通水泥， 4 2 5 R普通水泥等高标 号水泥 ， 以减 少水泥用量 。选用低热水 泥 ， 减少 水化 热 ， 降低混凝土的温升值 ， 并尽量选用后期强度 ( 9 0或 1 2 0 d ) ， 降低水泥量， 并延缓峰值。在满足设计和混凝 土可泵性 的前提下， 将 4 2 5 R水泥用量控制在 4 5 0 k g m ， 5 2 5 R水泥用量控制 在 3 6 0 k g m。 ， 以降低 混凝土 最高温升， 降低混凝土所受的拉应力 。 2 2 严格控制骨料级配和合泥量 选用 1 O 4 0 m m连续级配碎石 ( 其中 1 0 3 0 m m级 配含量 6 5 左右) ， 细度模数 2 8 O3 0 0的中砂 ( 通 过 0 3 1 5 n凹筛孔的砂不少于 1 5 ， 砂率控制在 4 0 4 5 ) 。砂 、 石含泥量控制在 1 以 内， 并不得混有 有机质等杂物 ， 杜绝使用海砂。 2 3 选择适当外加剂 可根据设计要求 ， 混凝土 中掺加一定用量外加剂 ， 如防水剂 、 膨胀剂 、 减水剂 、 缓凝剂等。外加剂 中糖钙 能提高混凝土 的和易性 ， 使用 水量减少 2 0 左右 ， 水 灰 比可控制在 0 5 5以下 ， 初凝延长到 5 h左右 。 1 2 0 内 蒙 古 水 利 2 0 1 2年第 6期( 总第 1 4 2期) 2 4选择 优化 配合 比 选用 良好级配的骨料 ， 严格控制砂石质量 ， 降低水 灰 比。并在混凝土中掺加粉煤灰和外加剂等 ， 以降低 水泥用量 ， 减少水化热 ， 以降低混凝土温升 ， 从而可以 降低混凝土所受的拉应力。 2 5 采用 切 实可 行 的施工 工艺 根据泵送大体积混凝土的特点， 采用“ 分段定点 ， 一 个坡度 ， 薄层浇筑 ， 循序推进 ， 一次 到顶 ” 的方法。 这种 自然流淌形成斜坡混凝土的方法 ， 能较好地适应 泵送工艺 ， 避免混凝土输送管道经 常拆 除、 冲洗和接 长 ， 从而提高泵送效率 ， 简化混凝 土的泌水处理 ， 保证 上下层混凝土浇筑间隔不超过初凝时间。根据混凝土 泵送时 自然形成一个坡度 的实际情况 ， 在每个浇筑带 的前后布置两道振动器 ， 第一道布置在混凝土出料 口， 主要解决 上部混凝 土的振实 。由于底 层钢筋 间距较 密 ， 第二道布置在混凝土坡脚处 ， 以确保下部混凝土密 实。随着浇筑的推进 ， 振动器也相应跟上 ， 以确保整个 高度上混凝土的质量。由于大体积泵送混凝土表面水 泥浆较厚 ， 故浇筑结束后须在初凝前用铁滚筒碾压数 遍 ， 打磨压实 ， 以闭合混凝土的收水裂缝。 2 6 严格控制混凝土入模温度 大体积混凝土最好选在春秋季施工 ， 以降低人模 温度 ， 即使在夏季施工 ， 最好采取有效措施降低入模温 度 ， 再 者， 浇筑混凝土时最好不要让混凝土在太阳下直 接爆晒。施工过程 中应对碎石洒水降温 ， 保证水泥库 通风 良好 ， 自来水预可先放人地下蓄水池 中降温 。 2 7加适当预埋件 在混凝土易裂缝部位埋设应力应变传感片 ， 直接 测试拉应力 ， 以便更直接控制混凝土 ( 调节保温保 湿 养护条件 ， 保证温度梯度) ， 确保混凝土不裂缝。在基 础面筋上加设铁丝网或小直径钢筋 网， 以提高混凝土 表面抗裂性 ( 中间温度筋可去掉) 。如 3 O 0 m厚承台 设计时， 在承台中间设置 了垫 2 0 2肋水平抗缩钢筋 网片。采用“ 水平分层问隙” 施工方法 ， 分两层进行浇 筑， 间隙时间7 d以上 ， 分层厚度各 1 5 m， 抗缩钢筋 网 设置在下层 1 5 m 的上表面。在工期允许 的情况下， 这种施工方法可降低内部最高温升， 减少人力 、 材料及 机械设备的投入。 2 8 改进施工技术 施工时加强插筋位置的振捣 、 抹压 、 养护。由于钢 筋是热的良导体 ， 易产生大的温度梯度 ， 这是裂缝产生 的一个主要环节。同时加强初凝前的抹压， 以消除初 期裂缝 ， 并加强早期养护， 提高混凝土抗拉强度 。 2 9 加强混凝土浇筑后的养护 混凝土浇筑后 ， 应尽快 回填土一土是混凝土最好 的养护材料之一 。目前这是混凝土保温保湿养护的最 有效方法 ， 对预防裂缝是非常有益的。如采用 蓄水法 保温养护 ， 在混凝土施工期间可通入冷却循环水 ， 以便 加快承台内部热量的散发。如采用内散外蓄综合养护 措施 ， 可有效降低混凝土的温升值 ， 且可大大缩短养护 周期 ， 对于超厚大体积混凝土施工尤其适用 。 2 1 0 加强技术管理 加强原材料的检验 、 试验工作 。施工 中严格按照 方案及交底的要求指导施工 ， 明确分工， 责任到人 。加 强计量监测工作， 定时检查并做好详细记录， 认真对待 浇筑过程 中可能 出现 的冷缝 ， 并采取措施 加 以杜绝。 在变截面施工前 ， 一定要加强预测 ， 并保证预测的科学 性。同时在实施过程 中， 要切实落实施工方案。 2 1 1 加 强混 凝土 的测温 工作 为及时掌握混凝 土内部 温升与表面温度 的变化 值 ， 在承台内埋没若干个测温点 ， 采用 L形布置 ， 每个 测温点埋设温管 2根 ， 管底埋置于承台混凝土 的中心 位置 ， 测量混凝土中心的最高温升 ， 另一根管底距承台 上表面 1 0 0 m m， 测量混凝 土的表面温度 ， 测温管均露 出混凝土表面 1 0 0 mm。用 1 0 0的红色水银温度计测 温， 以方便读数 。第 1 5 d每 2 h测温 1次， 第 6 d后 每 4 h测温 1次 ， 测至温度稳定为止。从 已有施工经 验的测温情况看 ， 混凝土内部温升的高峰值一般在 3 5 d内产生 ， 3 d内温度可上升到或接近最大温升， 内 外温差值在 2 0 C左右， 控制在规范规定 范围内， 未发 现异常现象 。 2 1 2 其它参考意见 大体积混凝土采用泵送工艺 ， 泵送过程 中， 常会发 生输送管堵塞故障 ， 故提高混凝土的可泵性十分重要 。 须合理选择泵送压力 ， 泵管直径 ， 输送管线布置应合 理。泵管上须遮盖湿麻袋 ， 并经常淋水散热 。混凝 土 中的砂石要有 良好的级配 ， 碎石最大粒径与输送 管径 之 比宜名 1 ：3 ， 砂率宜在 4 0 4 5 间， 水灰 比宜在 0 5 0 5 5间， 坍落度宜在 1 51 8 e m间。 及时与气象台取得联系， 掌握 天气情况。由于大 体积混凝土承台连续浇筑 ， 故浇筑现场须设 防雨棚 ， 并 在基坑四周 ， 设置盲沟和集水井。 ( 编校 ： 郭宝丽 ) 收稿 日期 ： 2 0 1 21 0 2 2 作者简介 ： 曾文风， 从事水利监理工作。