1、1浅谈大体积混凝土施工中图分类号： TV544+.91 文献标识码： A 文章编号： 一、大体积混凝土简述 在我国工程建设领域中经常涉及到大体积混凝土施工,如高层楼房基础、大型设备基础、大型桥台、水利大坝等。它主要的特点就是体积大,一般实体最小尺寸大于或等于 1m。它的表面系数比较小,水泥水化热释放比较集中,内部温升比较快。混凝土内外温差较大时,会使混凝土产生温度裂缝,影响结构安全和正常使用。所以必须从根本上分析它,来确保工程的质量。 二、大体积混凝土的裂缝 大体积混凝土内出现的裂缝按深度的不同,分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种。出现裂缝并不是绝对地影响结构安全,它都有一个最大允许值。处于
2、室内正常环境的一般构件最大裂缝宽度0.3mm;处于露天或室内高湿度环境的构件最大裂缝宽度0.2mm。对于地下或半地下结构,混凝土的裂缝主要影响其防水性能。一般当裂缝宽度在 0.1-0.2mm 时,虽然早期有轻微渗水,但经过一段时间后,裂缝可以自愈。如超过 0.2-0.3mm,则渗漏水量将随着裂缝宽度的增加而迅速加大。所以,在地下工程中应尽量避免超过 0.3mm 贯穿全断面的裂缝,如出现这种裂缝,将大大影响结构的使用,必须进行化学灌浆加固处理。大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝,一方面是混凝土内部因素:由于内外温差而产生的;另一方面是混凝土的外部因素:结构的外部约束和混凝土各质点间的约束,阻止
3、混凝土2收缩变形,混凝土抗压强度较大,但受拉力却很小,所以温度应力一旦超过混凝土能承受的抗拉强度时,即会出现裂缝。这种裂缝的宽度在允许限值内,一般不会影响结构的强度,但却对结构的耐久性有所影响,因此必须予以重视和加以控制。 产生裂缝的主要原因有以下几方面:(1)水泥水化热,水泥在水化过程中要释放出一定的热量,而大体积混凝土结构断面较厚,表面系数相对较小,所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去,以至于越积越高,使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热,与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关,并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热,
4、实际上内部的最高温度,多数发生在浇筑后的最初 3-5 天。(2)外界气温变化,大体积混凝土在施工阶段,它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降,会大大增加内外层混凝土温差,这对大体积混凝土是极为不利的。温度应力是由于温差引起温度变形造成的;温差愈大,温度应力也愈大。同时,在高温条件下,大体积混凝土不易散热,混凝土内部的最高温度一般可达 60-65,并且有较长的延续时间。因此,应采取温度控制措施,防止混凝土内外温差引起的温度应力。 二、避免产生裂缝的方法 1.选用水化热低的水泥品种水。泥应尽量选用水化热低、凝结时间长的水泥,优先采用硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、大坝水泥、矿渣硅酸盆水泥、
5、粉煤灰硅酸盆水泥、火山灰质硅酸盐水泥等。但是,水化热低的矿渣水泥的析水性比其他水泥大,在浇筑层表面有大量水析出。这种泌水3现象不仅影响施工速度,同时影响施工质量。 2.优化混凝上配合比,掺加外加料和外加剂,减少水泥用量外加剂的种类繁多,但一般常用的有两种:木钙减水剂和活性粉料-粉煤灰。掺木质素磺酸钙(简称木钙)减水剂(水泥用量的 0.25%),可延迟水化热释放速度,热峰也有所降低,可以缓凝,在大体积混凝土中可以避免冷接缝,提高工作性及流动性,对收缩及抗拉强度几乎没有影响。掺粉煤灰能改善混凝土的粘塑性,还可降低水化热约15%(掺水泥用量的 15%)。 3.大体积混凝土的骨料控制粗骨料宜采用连续级
6、配,细骨料宜采用中砂。粗骨料应选取粒径大、强度高、级配好的骨料,以获得较小的空隙率及表面积,从而减少水泥的用量,降低水化热,减少干缩,减小混凝土裂缝的开展。 4.改善约束条件,削减温度应力。在大体积混凝土基础与垫层之间可设置滑动层,如技术条件许可,施工时宜采用刷热沥青作为滑动层,以消除嵌固作用,释放约束应力。 5.提高混凝土的抗拉强度。包括:控制集料含泥量。砂、石含泥量过大,不仅增加混凝土的收缩,而且降低混凝土的抗拉强度,对混凝土的抗裂十分不利。因此在混凝土拌制时必须严格控制砂、石的含泥量,将石子含泥量控制在 1%以下,中砂含泥量控制在 2%以下,减少因砂、石含泥量过大对混凝土抗裂的不利影响;
7、改善混凝土施工工艺。可采用二次投料法、二次振捣法、浇筑后及时排除表面积水和最上层泥浆等方法;加强早期养护,提高混凝土早期及相应龄期的抗拉强度和弹性模量;在大体积混凝土基础表面及内部设置必要的温度配筋,以改善应力分布,防止裂缝的出现。转贴于 中国论文下载中心 http:/ 6.加强施工过程控制:(1)降温曲线确定。混凝土水化热升温时间很4短,大约在浇筑后的 2-5d,混凝土的弹性模量很低,基本上处于塑性及弹塑性状态,约束应力很低。降温阶段,弹性模量迅速增加,约束拉应力也随时间增加,在某时刻超过抗拉强度便出现贯穿性裂缝。 (2)严格控制混凝上的入模温度在 30以下。(3)埋设冷却管,在第一批开始混
8、凝土初凝时由专人负责往冷却管内注入凉水降温,通过冷却排水,带走混凝土体内的热量。(4)浇筑混凝土时,采用薄层浇筑,控制混凝土在浇筑过程中均匀上升,避免混凝土拌和物堆积过大高差,混凝土的分层厚度控制在 20-30cm。(5)如结构物厚度较厚,一次浇筑混凝土方量较大时,采用分层浇筑,通过增加表面系数,利于混凝土内部散热,分层厚度 1.5m 左右,层间间隔时间 514d之间。(6)加强振捣,以期获得密实的混凝土,提高密实度和抗拉强度,浇筑后,及时排除表面积水,进行一次抹面,防止早期收缩裂缝的出现。(7)混凝土浇筑后,搭设遮阳布棚,避免阳光曝晒承台表面。(8)混凝土浇筑后,混凝土表面用上工布覆盖保温,
9、并洒水养生,使硅缓慢降温、缓慢干燥,减少混凝土内外温差。 三、大体积混凝土养护时的温度控制 在混凝土养护阶段的温度控制应遵循以下几点:(1)混凝土的中心温度与表面温度之间、混凝土表面温度与室外最低气温之间的差值均应小于 20;当结构混凝土具有足够的抗裂能力时,不大于 25-30。(2) 混凝土拆模时,混凝土的温差不超过 20。其温差应包括表面温度、中心温度和外界气温之间的温差。(3)采用内部降温法来降低混凝土内外温差。内部降温法是在混凝土内部预埋水管,通入冷却水,降低混凝土内部最高温度。冷却在混凝土刚浇筑完时就开始进行,还有常见的投毛石法,均可5以有效地控制因混凝土内外温差而引起的混凝土开裂。(4)保温法是在结构物外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料,在缓慢的散热过程中,使混凝土获得必要的强度,以控制混凝土的内外温差小于 20。(5)混凝土表层布设抗裂钢筋网片,防止混凝土收缩时产生干裂。 作者简介： 张琦（1984-7-28）男，汉,辽宁沈阳人，沈阳山盟建设集团有限公司，助理工程师，本科学历，施工现场技术负责人； 叶姝颖（1979-7-4）女，汉，辽宁沈阳人，沈阳山盟建设集团有限公司，工程师本科学历，集团技术监管
