1、大体积混凝土裂缝产生原因分析及控制措施摘要:在大体积混凝土施工中，时常会出现各种裂缝，直接影响到了结构的安全，因此，裂缝的控制成为了施工人员的技术难题。本文通过阐述大体积混凝土裂缝及裂缝产生的原因，提出了防止温度裂缝的理论依据和控制措施，并结合工程实例深入介绍大体积混凝土的施工过程，有效保证了混凝土的质量。 关键词:大体积混凝土；裂缝；原因；温控措施 中图分类号：TV544+.91 文献标识码： A 文章编号： 1 裂缝产生的原因 大体积混凝土结构裂缝的发生是由多种因素引起的。各类裂缝产生的原因如下: 1.1 水泥水化热的影响 水泥水化过程中放出大量的热量,且主要集中在浇筑后的 7d 左右,一
2、般每克水泥可以放出 500J 左右的热量,如果以水泥用量350Kg/m3550Kg/m3 来计算,每 m3 混凝土将放 17500KJ27500KJ 的热量,从而使混凝土内部升高。(可达 70左右,甚至更高)。尤其对于大体积混凝土来讲,这种现象更加严重。 1.2 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,将在混凝土中产生拉应力,使得混凝土开裂。 1.3 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。 1.4 其他因素的影响 建筑物基础的不均匀沉降也会
3、产生裂缝,这种裂缝会随着基础沉降而不断的增大,待地基下沉稳定后,将不会变化。 2 防止温度裂缝的理论依据 对于温度收缩裂缝,可以根据已有理论,采用比较科学的方法来加以控制,即控制混凝土内外的温差。 2.1 混凝土最高温升值的计算 要控制温度裂缝,首先要计算出混凝土中最高温升值,1979 年以来,我国已根据一系列大体积混凝土施工的实测数据,统计整理出一个简便的计算公式: Tmax=To+Q/a+F/b(1) 式(1)中:Tmax-混凝土内部的最高温升值。 To-混凝土的浇筑温度(),或施工期间的旬平均气温； Q-每立方米混凝土中的水泥用量(kg/m3)； a-经验数据、混凝土中的水泥为 325#
4、时取 9.25,425#时取 10,525#时取 11.5； F-每立方米混凝土中粉煤灰的掺用量(kg/m3),无粉煤灰时则为 0； b-经验数据,数值为 50。 在式(1)中,我们看到混凝土中的温度主要与施工时气温,水泥及粉煤灰的用量有关,而忽略了一些次要因素的影响,非常简单明了。 2.2 混凝土表面处的温度 在知道了混凝土内的最高温升值后,我们可以根据规范要求对混凝土内外温差进行控制,知道混凝土表面处的温度,即: Ta=Tmnx-Tk(2) 式(2)中:Ta-混凝土表面的温度； Tk-混凝土内外温差控制数,现行规范控制值为 25以下。 目前,越来越多的工程开始使用海绵做防护层,与用草袋相比
5、,应该是一种进步。海绵轻,易拿易放,吸水保水性好,导热系数低,价格不高,在条件允许的条件下也偶尔用蓄水法养生,但对或海绵的厚度往往不作计算,随便一盖了之,这样做是不够的。我们应该根据混凝土的体积,当地的气温,覆盖的材料,混凝土的级配等已知条件,对覆盖材料的厚度加以计算,以提高我们管理工作的科学合理性。 3 防止产生裂缝的措施 大体积混凝土的裂缝破坏了结构的整体性、耐久性及防水性,危害严重,必须加以控制。大体积混凝土开裂主要是水化热使混凝土温度升高引起的,所以采用适当措施控制混凝土温度升高和温度变化速度,在一定范围内,就可避免出现裂缝。这些措施贯穿于混凝土施工的全过程,包括选择混凝土组成材料、施
6、工安排、浇筑前后降低混凝土温度的措施和养护措施等。 4 施工实例 4.1 工程概况 某工程是一座集商业、办公、公寓为一体的现代化建筑,地下一层地上十二层,总建筑面积九千余平方米。结构型式为框支剪力墙结构。本工程地下室为消防水池、水泵室、配电室及发电机室,一层至三层主要有商业及办公用房,四层起为公寓。本工程有地下室部分基础采用振动沉管灌注桩基,筏板基础,承台设计底标高-4.5 米,基础底板厚度为 500,采用 C40防渗混凝土,抗渗等级为 S8,整个基础底板的混凝土量约为 1000 立方米。计划基础底板混凝土浇灌时间为一个日历天数。 4.2 施工准备工作 大体积混凝土的施工技术要求比较高,特别在
7、施工中要防止混凝土因水泥水化热引起的温度差产生温度应力裂缝。因此需要从材料选择上、技术措施等有关环节做好充分的准备工作,才能保证基础底板大体积混凝土顺利施工。 4.2.1 材料选择 (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,因此确定采用水化热比较低的地产“久久牌”矿渣硅酸盐水泥,标号为 525#,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。 (2)粗骨料:采用碎石,粒径 5-25mm,
8、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。 (3)细骨料:采用中砂,山砂(45%)+人工砂(55%),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)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
9、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。 (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,混凝土确定采用“武冠牌”(减水剂),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。4.2.2 现场准备工作 (1)基础底板钢筋及柱、墙插筋应分段尽快施工完毕,并进行隐蔽工程验收。 (2)基础底板上的地坑、积水坑采用组合钢模板支模,不合
10、模数部位采用木模板支模。 (3)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。 (4)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。 (5)项目经理部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。 (6)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。 4.3 大体积混凝土施工 4.3.1 施工段的划分 由于基础底板尺寸不大,底板厚度均为 500mm,因此基础底板为一个自然施工段。基础底板外侧四周砌筑 240 厚砖墙,然后水泥砂浆找平层,采用逆作涂膜防水,在 851 涂膜防水层上抹
11、1:3 水泥砂浆 3d 后作外侧模板。基础底板上的预留基坑、积水坑部位采用组合钢模板支模,不合模数的部位采用木模板支模。 4.3.2 钢筋 钢筋加工在现场钢筋场进行,暗梁主筋采用闪光对焊连接,底板钢筋采用冷搭接。基础底板钢筋施工完毕后进行柱、墙插筋施工,柱、墙插筋应保证位置准确。基础底板钢筋及柱、墙插筋施工完毕,组织一次隐蔽工程验收,合格后方可浇筑混凝土。 4.3.3 混凝土浇筑 (1)混凝土采用商品混凝土,用混凝土运输车运到现场,采用 2 台混凝土输送泵送筑。 (2)混凝土浇筑时应采用“分区定点、一个坡度、循序推进、一次到顶”的浇筑工艺。根据钢筋泵车布料杆的长度,划定浇筑区域,每台泵车负责本
12、区域混凝土浇筑。浇筑时先在一个部位进行,直至达到设计标高,混凝土形成扇形向前流动,然后在其坡面上连续浇筑,循序推进。这种浇筑方法能较好的适应泵送工艺,使每车混凝土都浇筑在前一车混凝土形成的坡面上,确保每层混凝土之间的浇筑间歇时间不超过规定的时间。同时可解决频繁移动泵管的间题,也便于浇筑完的部位进行覆盖和保温。 (3)混凝土浇筑时在每台泵车的出灰口处配置 34 台振捣器,因为混凝土的坍落度比较大,在 1.5 米厚的底板内可斜向流淌 1 米远左右,2 台振捣器主要负责下部斜坡流淌处振捣密实,另外 12 台振捣器主要负责顶部混凝土振捣。 (4)由于混凝土坍落度比较大,会在表面钢筋下部产生水分,或在表
13、层钢筋上部的混凝土产生细小裂缝。为了防止出现这种裂缝,在混凝土初凝前和混凝土预沉后采取二次抹面压实措施。 (5)现场按每浇筑 100 方(或一个台班)制作 3 组试块,1 组压 7d 强度,1 组压 28d 强度归技术档案资料用；l 组作仍 14d 强度备用。 (6)防水混凝土抗渗试块按规范规定取 2 组防水混凝土抗渗试块。 4.3.4 混凝土测温 (1)基础底板混凝土浇筑时应设专人配合预埋测温管。测温线应按测温平面布置图进行预埋,预埋时测温管与钢筋绑扎牢固,以免位移或损坏。每组测温线有 2 根(即不同长度的测温线),在线的上断用胶带做上标记,便于区分深度。测温线用塑料带罩好,绑扎牢固,防止测
14、温端头受潮。测温线位置用保护木框作为标志,便于保温后查找。 (2)配备专职测温人员,按两班考虑。对测温人员要进行培训和技术交底。测温人员要认真负责,按时按孔测温,不得遗漏或弄虚作假。测温记录要填写清楚、整洁,换班时要进行交底。 (3)测温工作应连续进行,经技术部门同意后方可停止测温。 (4)测温时发现混凝土内部最高温度与部门温度之差达到 25 度或温度异常,应及时通知技术部门和项目技术负责人,以便及时采取措施。 (5)测温采用液晶数字显示电子测温仪,以保证测温及读数准确。 4.3.5 混凝土养护 (1)混凝土浇筑及二次抹面压实后应立即覆盖保温,先在混凝土表面覆盖二层草席,然后在上面覆一层塑料薄
15、膜。 (2)新浇筑的混凝土水化速度比较快,盖上塑料薄膜后可进行保温保养,防止混凝土表面因脱水而产生干缩裂缝,同时可避免草席因吸水受潮而降低保温性能。 (3)柱、墙插筋部位是保温的难点,要特别注意盖严,防止造成温差较大或受冻。 (4)停止测温的部位经技术部门和项目技术负责人同意后,可将保温层及塑料薄膜逐层掀掉,使混凝土散热。 5 结束语 综上所述，大体积混凝土裂缝的控制是一项系统性的工作，涉及到设计、材料、施工、温控技术等诸多因素。因此，为避免大体积混凝土裂缝的出现，必须通过科学、合理的结构设计、优化配合比设计，采取合理措施降低混凝土结构的约束，认真组织施工，从而大体积混凝土结构的整体质量。 参考文献 1李群.大体积混凝土裂缝产生原因及控制方法J.中华建设,2012年 03 期 2 钱峰；吕晓刚；刘飞飞.浅析大体积混凝土温度裂缝成因及控制措施J.科技信息,2012 年第 14 期
