大體積混凝土防裂技術(shù)在西安地區(qū)應(yīng)用研究

王峰

摘 要：大體積混凝土防裂，是工程施工尤其是地下工程施工的一項難題，從大體積混凝土產(chǎn)生的原因，防裂措施，并依據(jù)工程實例加以分析。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土 裂縫原因 防裂措施

中圖分類號：TU755 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（b）-0026-01

防止大體積混凝土裂縫是工程施工，尤其是地下工程施工中的一項難題，因為大體積混凝土出現(xiàn)裂縫會造成強度降低，從而對工程結(jié)構(gòu)造成隱患，一旦地下結(jié)構(gòu)工程大體積混凝土形成裂縫，不但影響到結(jié)構(gòu)安全，即使對結(jié)構(gòu)影響不大的微小裂縫也會造成防水隱患。那么什么是大體積混凝土？大體積混凝土裂縫形成的原因是什么？

1 什么是大體積混凝土

一般為一次性澆筑混凝土數(shù)量大于1000立方或混凝土結(jié)構(gòu)實體最小尺寸等于或大于2 m，且混凝土澆筑需要研究溫度控制措施的混凝土。

2 大體積混凝土裂縫形成原因

2.1 溫度裂縫

由于混凝土內(nèi)外溫差過大，混凝土內(nèi)部由于混凝土水化熱原因，溫度明顯高于混凝土外部，故膨脹也明顯高于外部，此時混凝土表面將受到很大的拉應(yīng)力，而混凝土的早期抗拉強度很低，因而出現(xiàn)裂縫。

2.2 收縮裂縫

混凝土在逐漸散熱和硬化過程中會導(dǎo)致其體積的收縮，對于大體積混凝土，這種收縮更加明顯。如果混凝土的收縮受到外界的約束，就會在混凝土體內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的收縮應(yīng)力，當(dāng)產(chǎn)生的收縮應(yīng)力超過當(dāng)時的混凝土極限抗拉強度，就會在混凝土中產(chǎn)生裂縫。

3 大體積混凝土防裂措施

3.1 防溫度裂縫措施

在施工過程中如何控制由于混凝土水化熱原因?qū)е禄炷羶?nèi)外溫度偏差過大，從而導(dǎo)致承臺混凝土開裂。同時如何保證混凝土澆筑過程中和澆筑結(jié)束后不因外界溫度過低而導(dǎo)致混凝土表層受凍。為了不出現(xiàn)上述質(zhì)量問題，施工過程中除了按設(shè)計要求在承臺內(nèi)布置通水冷凝管系統(tǒng)外，還在控制水泥用量、優(yōu)化混凝土配合比、控制混凝土入模溫度、混凝土澆筑層次及混凝土冬季養(yǎng)護等方面采取由針對性的措施。

3.1.1 原材料的選擇

（1）水泥。水泥是產(chǎn)生熱量的最主要原因，澆筑大體積混凝土，為了防止混凝土內(nèi)外溫差較大而出現(xiàn)裂縫，水泥首先盡量選用低水化熱的水泥，其次不能選用剛出爐的水泥。

（2）粗骨料。粗骨料選用粒徑應(yīng)為5～25 mm的連續(xù)級配，壓碎指標(biāo)8%～10%，表觀密針片狀、含泥量、有害物質(zhì)含量均符合規(guī)范要求。在滿足施工泵送要求的情況下，盡量加大碎石用量，降低水泥用量，減小混凝土的水化熱，能更好的保證混凝土的質(zhì)量。

（3）細(xì)骨料。細(xì)骨料應(yīng)選用天然中粗砂，級配良好，細(xì)度模數(shù)為2.9，Ⅱ級配區(qū)，含泥量、云母含量均應(yīng)符合規(guī)范要求。砂率的變動會使骨料的空隙率和總表面積有明顯變化，因此對混凝土的和易性和抗壓強度有很大影響。試拌過程中，在保證混凝土和易性和抗壓強度的前提下，應(yīng)對砂率進行調(diào)整，應(yīng)確定為32%左右。

（4）外加劑。由于混凝土澆筑時間較長，施工要求混凝土初凝時間必須在8 h以上，所以外加劑的合理選擇和應(yīng)用成了非常重要的因素。摻加緩凝高效減水劑，摻加高效減水劑可以減少用水量和減少水泥用量，減小水泥用量也就降低了混凝土的發(fā)熱量。

3.1.2 配合比選擇

優(yōu)良性能且符合冬季施工的混凝土配合比，降低混凝土發(fā)熱量。水化熱引起混凝土內(nèi)最高溫度：是混凝土絕熱溫升、混凝土的熱擴散性能、結(jié)構(gòu)尺寸、混凝土澆筑溫度等各種因素影響的總和，為此選用合理的配合比，最低限度的減少水泥用量和降低水灰比，是降低混凝土發(fā)熱量的重要措施。[1]

3.1.3 施工控制措施

（1）分層澆筑混凝土。根據(jù)拌合站混凝土生產(chǎn)能力，結(jié)構(gòu)鋼筋，預(yù)埋件的設(shè)置等因素。大體積混凝土應(yīng)該分層澆筑，上層混凝土澆筑時，下層混凝土仍用冷卻水循環(huán)養(yǎng)生。結(jié)構(gòu)水平尺寸愈大約束愈大，所以在澆筑每層混凝土?xí)r，可分塊進行澆筑。分塊分層澆筑有利于削減混凝土最高溫度和內(nèi)外溫差，也可以減少約束，從而防止混凝土開裂，同時還有利于冬季施工養(yǎng)護。

（2）澆注速度控制。選擇合理的澆注速度對混凝土熱量的散發(fā)是非常有幫助的，混凝土本身添加了緩凝劑，初凝時間一般都為8～10個h，在下層混凝土即將初凝時澆注上層混凝土有利于下層混凝土的熱量散發(fā)。

3.1.4 控制內(nèi)外溫差措施

（1）內(nèi)部降溫措施。以西安市灞河2號斜拉橋的8號主墩承臺為例，主墩承臺結(jié)構(gòu)尺寸為50.5 m×16.1 m×5 m，混凝土標(biāo)號為C30，設(shè)計總方量為4065 m3，屬于特大體積混凝土。根據(jù)施工季節(jié)和相關(guān)參數(shù)計算，混凝土內(nèi)部溫度計算結(jié)果最高溫度理論計算達(dá)到68.8 ℃，而當(dāng)時西安地區(qū)氣溫5～8 ℃。

根據(jù)計算溫度結(jié)合以往施工經(jīng)驗，本承臺共設(shè)四層冷凝管，由于每層冷凝管長度相對較長，故層與層之間不連通，而是采取單獨通水。根據(jù)水泥水化放熱的特點，通水冷卻時間一般在澆筑混凝土后的24～30 h左右進行。通水時間在15 d左右，其中關(guān)鍵在前7 d。在澆筑混凝土前埋置冷卻水管的同時，埋設(shè)溫度傳感器，澆筑完畢后便可進行溫度監(jiān)測。并確保承臺混凝土水化熱引起的最大溫差在25 ℃以內(nèi)，通水冷卻管的進出水溫差控制在不超過10～5 ℃。當(dāng)發(fā)現(xiàn)進出水口溫差過大或過小，或者水溫與混凝土內(nèi)部溫度的差值超過20 ℃時，及時調(diào)整水溫或流量，防止水管周圍產(chǎn)生溫度裂縫。

（2）外部保溫措施。冬季施工大體積混凝土，外部保溫控制是很關(guān)鍵的。我們對控制外部溫度主要以蓄水保溫為主，混凝土表面初凝后將冷卻水直接放入結(jié)構(gòu)表面，使結(jié)構(gòu)表面形成20～30 cm水覆蓋層，當(dāng)水溫過低時采用增設(shè)電熱棒加溫，以確保內(nèi)外溫差在要求范圍內(nèi)。當(dāng)結(jié)構(gòu)物表面不能覆蓋水時，可采用保溫布或電熱毯之類進行保溫。

3.2 防收縮裂縫措施應(yīng)用

在大體積混凝土表面增加一層鋼筋網(wǎng)片，對減少裂縫的產(chǎn)生是很有幫助的，是一種非常不錯的措施。一般情況下對于保護層在6 cm以上的混凝土實體，增加一層防裂鋼筋網(wǎng)片比沒有鋼筋網(wǎng)片的裂紋的產(chǎn)生可以降低60%以上。

3.3 其它防裂措施

大體積混凝土宜選選用表面稍微粗糙的木模，表面粗糙對混凝土面具有一定約束能力，取到防開裂效果，同時木?？梢栽鰪姳匦Ч?/p>

4 結(jié)語

在大體積混凝土施工時掌握住它的基本知識，并根據(jù)實際采取有較措施，會使施工質(zhì)量得到很好的保證。上述工程實例由于較好的運用了裂縫控制理論技術(shù)，找到影響裂縫的主要原因，通過優(yōu)化混凝土配合比、設(shè)置冷凝管等辦法、增加防裂鋼筋網(wǎng)片，并在施工過程中采取分層分塊澆注、選擇合理的澆注速度和澆注后的養(yǎng)護措施，未出現(xiàn)裂縫，施工質(zhì)量優(yōu)良。

參考文獻(xiàn)

[1] 李躍.大體積混凝土的溫控和防裂技術(shù)研究[D].武漢理工大學(xué)，2004.endprint