淺談大體積混凝土裂縫該如何控制

　　關(guān)鍵詞：大體積混凝土,配合比,溫度控制,監(jiān)測,技術(shù)裂縫

　　工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)中，大體積混凝土是指厚度大于或等于15m，長、寬較大，施工時(shí)水化熱引起混凝士內(nèi)的晟高溫度與外界溫度之差不低于25℃的混凝土結(jié)構(gòu)，一般多為建筑物、構(gòu)筑物的基礎(chǔ)，如高層建筑中常用的整體鋼筋混凝土箱形基礎(chǔ)、高爐轉(zhuǎn)爐設(shè)備基礎(chǔ)等。

　　在大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工過程中，由于水泥水化熱引起的澆筑混凝士內(nèi)部溫度和溫度應(yīng)力的劇烈變化，會導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。因此，控制混凝土澆筑塊體因水泥水化熱引起的溫升、混凝土澆筑塊體的里外溫差及降溫速度，實(shí)施溫度監(jiān)測是施工技術(shù)的關(guān)鍵。

　　1 科學(xué)進(jìn)行混凝土裂縫控制

　　大體積混凝土的裂縫控制是指杜絕有害裂縫，同時(shí)減少或避免不影響使用的混凝土表面裂縫。裂縫控制原理是：降低混凝土外約束與非線性降溫和收縮所產(chǎn)牛的拉應(yīng)力，提高混凝土相應(yīng)齡期的抗拉強(qiáng)度和極限拉伸，以確�？沽寻踩�度要求。裂縫控制方法采取溫差與溫度應(yīng)力雙控制方法，避免結(jié)構(gòu)物出現(xiàn)溫度裂縫，同時(shí)調(diào)整混凝十表面濕度以防止表面干縮裂縫。結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的主要原因是降溫和收縮。任一降溫差包含水化熱引起的溫差和收縮當(dāng)量溫差，又都可以分解為均勻降溫差和非均勻降溫差兩類。前者產(chǎn)生外約束力，它成為貫穿性裂縫的主要原因;后者引起自約束力，形成表面裂縫;只有同時(shí)控制好這兩類降溫差，才能減小和避免裂縫的產(chǎn)生。

　　2 合理設(shè)計(jì)施工配合比

　　大體積混凝土結(jié)構(gòu)水泥在水化過程中產(chǎn)生較多的熱量，引起混凝土急劇升溫，內(nèi)外溫差增大，形成內(nèi)約束，產(chǎn)生溫度應(yīng)力引起裂縫。由于大體積混凝土各項(xiàng)指標(biāo)要求較高，并普遍采用泵送混凝士.因此合理設(shè)計(jì)配合比是控制混凝土內(nèi)部絕熱溫升及混凝土內(nèi)外溫差的基礎(chǔ)工作。在配合比設(shè)計(jì)過程中應(yīng)綜合考慮采取以下措施：

　　(1)選用中低水化熱水泥，可使水泥在拌和過程中水化熱釋放較小，顯著減少混凝土升溫，如選用礦渣硅酸鹽水泥，火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、普硅非早強(qiáng)型水泥。充分利用混凝土后期強(qiáng)度，減少每立方米混凝土中水泥用量。

　　(2)采用混凝土雙摻技術(shù)，即在混凝土中加入優(yōu)質(zhì)粉煤灰，摻入量一般為水泥用量的20%左右，摻入緩凝型減水劑，用量為水泥用量的1.0%左右。通過采用雙摻技術(shù)，減少水泥用量，降低水化熱并使混凝十在常溫下延長初凝時(shí)間。

　　(3)加入U(xiǎn)EA或AEA膨脹劑，用量為水泥用量的14%左右，使混凝土在凝固過程中不產(chǎn)生收縮，還可以提高混凝土自防水能力。

　　(4)使用粗骨料，盡量選用粒徑較大，級配良好的粗骨料，在厚大無筋或少筋的大體積混凝土中，摻總量不超過20%的大石塊，減少混凝土的用量，以達(dá)到節(jié)省水泥和降低水化熱的目的。但應(yīng)遵守以下規(guī)定：①選用無裂縫、無夾層和末煅燒的石塊，其抗壓極限強(qiáng)度不小于30N/m㎡，條形、片狀的石塊和卵石不宜使用。填充前，應(yīng)用水沖洗干凈;②石塊的粒徑須大于15cm，但最大尺寸不宜超過30cm;③填入石塊應(yīng)大面向下，均勻分布，間距應(yīng)能使插入式振動棒在其中進(jìn)行振搗為宜，一般不小于10cm;④為保證每一石塊均能被混凝上包裹，石塊離模板的距離不應(yīng)小于15cm，亦不得與鋼筋接觸。填充第一層石塊前，應(yīng)先澆筑10cm～15cm厚的混凝土，最上層石塊的表面上，必須有不小于10cm厚的混凝土覆蓋層;⑤如厚大結(jié)構(gòu)分成單獨(dú)的區(qū)段澆注時(shí)，在己澆注完畢的區(qū)段的水平接縫中的石塊，應(yīng)露出在區(qū)段的表面外，其露出部分約為石塊體積的1/2，以保證區(qū)段之間有較好的連接;⑥厚大體積混凝土中，允許使用卵石填充.在振動大的結(jié)構(gòu)中，不應(yīng)摻入石塊，若需摻時(shí)須經(jīng)設(shè)計(jì)部門同意。

　　3 主要溫控技術(shù)措施

　　(1)溫差控制。合理選用溫控措施，原則是應(yīng)使綜合降溫效果最好，如選擇合理的澆筑厚度。在沒有任何預(yù)冷措施時(shí)，薄層澆筑可以利用層面散熱，降低水化熱溫升1/3，而且施工容易，質(zhì)量易于保證;其次，澆筑塊形狀及結(jié)構(gòu)形式對溫度裂縫具有重要影響;另外，應(yīng)加強(qiáng)對塊體或墊層面的保溫保濕，做好混凝土表面保護(hù)工作，以確�；�礎(chǔ)底面、澆筑塊層面溫差與內(nèi)表溫差值均在控制范圍內(nèi)，以期達(dá)到最佳溫控效果。這里內(nèi)表溫差允許值控制在30℃以內(nèi)，層面溫差和基礎(chǔ)底面溫差均考慮在15℃～20℃范圍內(nèi)。規(guī)定合理的拆模時(shí)間;當(dāng)氣溫驟降時(shí)，應(yīng)進(jìn)行表面保溫，以免在混凝土表面產(chǎn)生急劇的溫度變化。如果當(dāng)日平均氣溫驟降可能超過10℃，也應(yīng)對新混凝土表面進(jìn)行保溫。

　　(2)溫度應(yīng)力控制。大體積混凝土裂縫控制的根本原則是同齡期的溫度應(yīng)力(包括相應(yīng)齡期混凝土收縮當(dāng)量溫差產(chǎn)生的應(yīng)力)應(yīng)小于同齡期的混凝土抗拉強(qiáng)度，即要求進(jìn)行溫度應(yīng)力控制。如溫度應(yīng)力超過該階段的混凝土抗拉強(qiáng)度，則應(yīng)采取措施加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，減緩降溫速度，提高該齡期的混凝土抗拉強(qiáng)度，以控制裂縫的出現(xiàn)。

　　4 溫度監(jiān)測技術(shù)

　　為及時(shí)掌握藹凝土內(nèi)部溫度變化，便于調(diào)整養(yǎng)護(hù)措施，對大體積混凝土進(jìn)行測溫控制。測點(diǎn)布置必須具有代表性，能全面反映大體積混凝土各部位的溫度變化，監(jiān)測設(shè)備應(yīng)運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)化溫度監(jiān)測系統(tǒng)，可采用測量精度為0.2℃的數(shù)字溫度傳感器。濕度網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測系統(tǒng)由溫度傳感器、信號測量裝置、應(yīng)用軟件及計(jì)算機(jī)四大部分組成溫度網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測系統(tǒng)。監(jiān)測周期一般為30天，在監(jiān)測周期的O～7天，測量系統(tǒng)每隔30分鐘自動測量并記錄各點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)一次，在監(jiān)測周期的8～14天，測量系統(tǒng)每隔1小時(shí)自動測量并記錄各點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)一次;在監(jiān)測周期的15～30天，測量系統(tǒng)每隔2小時(shí)自動測量并記錄備點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)一次。同一測試位置上的相鄰測點(diǎn)間的同一時(shí)刻的溫度差值絕對值定義為溫差，監(jiān)測報(bào)警溫差通常設(shè)置在25℃。所有工作測點(diǎn)均通過專用測試電纜與全自動微機(jī)溫度數(shù)據(jù)自動采集儀相聯(lián)結(jié)，溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)由采集儀自動處理后打印輸出并進(jìn)行整理分析，溫度監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集處理流程圖。每隔一小時(shí)，打印輸出一次每個(gè)測點(diǎn)的溫度及各根測桿中心與表面溫差值，作為研究調(diào)整溫控措施的依據(jù)，防止混凝上開裂。

　　5 混凝土施工過程控制

　　(1)選擇澆筑方案：①全面分層。在整個(gè)結(jié)構(gòu)內(nèi)全面分層澆筑混凝土，要做到第一層全部澆筑完畢，在初凝前再同來澆筑第二層，如此逐層進(jìn)行，直至澆筑完成。采用此方案，結(jié)構(gòu)平面尺寸不宜過大，施工時(shí)從短邊開始，沿長邊方向進(jìn)行澆筑。必要時(shí)亦可從中間向兩端或從兩端向中問同時(shí)進(jìn)行;②分段分層。當(dāng)采用全面分層方案時(shí)，澆筑強(qiáng)度很大.現(xiàn)場混凝土攪拌機(jī)、運(yùn)輸和振搗設(shè)備均不能滿足施工要求時(shí)，可采用分段分層方案。澆筑混凝土?xí)r，結(jié)構(gòu)沿長邊方向分成若干段，混凝土從底層開始澆筑，進(jìn)行一定距離后回來澆筑第二層，如此依次向前澆筑以上各層。分段分層澆筑方案適用于厚度不太大而面積或長度較大的結(jié)構(gòu);③斜面分層。適用于結(jié)構(gòu)的長度超過厚度3倍的情況�；炷�土一次澆筑到頂。由于混凝上自然而形成斜面，斜面坡度為1：3，施工時(shí)混凝土振搗丁作應(yīng)從澆筑層下端開始，逐漸上移，以保證混凝土施工質(zhì)量。

　　擴(kuò)大澆筑面和散熱面，減少澆筑層厚度和澆筑速度，必要時(shí)在混凝土內(nèi)部埋設(shè)冷卻水管，用循環(huán)水來降低混凝土溫度。

　　(2)降低混凝土的入模溫度。選擇在適宜的氣溫下澆注大體積混凝上，盡量避免在炎熱的天氣澆注大體積混凝土。氣溫較高時(shí)，可在沙、石堆場、運(yùn)輸設(shè)備上搭設(shè)簡易遮陽裝置或覆蓋草包等隔熱材料，采用低溫水或冰水拌制混凝土。在混凝土入模時(shí)，采取措施改善和加強(qiáng)通風(fēng)，加速模內(nèi)熱量的散發(fā)。

　　(3)后期管理及養(yǎng)護(hù)=①泌水處理：大體積混凝土一般采用泵送混凝土，其流動性大，在振搗過程中.上涌的泌水和浮漿，應(yīng)采取措施即時(shí)排除.必要時(shí)進(jìn)行二次振搗;②表面處理：泵送混凝士流動性大，表面水泥漿較厚，故在混凝土澆筑后至初凝前，用長木尺抹平，初凝后至終凝前進(jìn)行二次抹壓，使用木抹將表面小凹坑、沙漿，腳印壓平，最后使面層達(dá)到密實(shí)，最大程度減少因收水硬化產(chǎn)生的表面裂紋;③加強(qiáng)混凝土保溫、保濕養(yǎng)護(hù)，嚴(yán)格控制大體積混凝土的內(nèi)外溫差，當(dāng)設(shè)計(jì)無具體要求時(shí)，溫差不宜超過25℃，故可采用草包、爐渣、沙、鋸末、油布等不易透風(fēng)的保溫材料或蓄水養(yǎng)護(hù)，以減少混凝土表面的熱擴(kuò)散和延緩混凝土內(nèi)部水化熱的降溫速率;④采取長時(shí)間的養(yǎng)護(hù)，規(guī)定合理的拆模時(shí)問，延緩降溫時(shí)間和速度，充分發(fā)揮混凝土的“應(yīng)力松弛效應(yīng)”。

　　6結(jié)論

　　本文對大體積混凝土施工技術(shù)控制進(jìn)行了比較詳細(xì)的闡述，總結(jié)了大體積混凝土結(jié)構(gòu)澆筑施工的主要控制環(huán)節(jié).為施工技術(shù)指導(dǎo)提供，實(shí)際可行的技術(shù)措施。

　　參考文獻(xiàn)

　　1關(guān)柯，等編著《建筑施工手冊》中國建巰工業(yè)出版社

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　　3馬仲君,《樓基礎(chǔ)大體積混凝土抗裂分析與防裂措施》

　　4趙志縉，主編《高層建筑施工手冊》上海同濟(jì)大學(xué)出版社

　　本文選自《建筑界》。  《建筑界》雜志(月刊)，是由江蘇商報(bào)社主管主辦的省級建筑科技類學(xué)術(shù)期刊，國內(nèi)統(tǒng)一刊號：CN32-0118，國際標(biāo)準(zhǔn)刊號：ISSN1671-9955，郵發(fā)代號：27-128。全稱：《江蘇商報(bào)•建筑界》，是中文科技期刊數(shù)據(jù)庫、維普資訊網(wǎng)、龍?jiān)雌诳�網(wǎng)全文收錄期刊。申報(bào)職稱，有效使用。