大体积混凝土防裂技术在西安地区应用研究

王峰

摘 要：大体积混凝土防裂，是工程施工尤其是地下工程施工的一项难题，从大体积混凝土产生的原因，防裂措施，并依据工程实例加以分析。

关键词：大体积混凝土 裂缝原因 防裂措施

中图分类号：TU755 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（b）-0026-01

防止大体积混凝土裂缝是工程施工，尤其是地下工程施工中的一项难题，因为大体积混凝土出现裂缝会造成强度降低，从而对工程结构造成隐患，一旦地下结构工程大体积混凝土形成裂缝，不但影响到结构安全，即使对结构影响不大的微小裂缝也会造成防水隐患。那么什么是大体积混凝土？大体积混凝土裂缝形成的原因是什么？

1 什么是大体积混凝土

一般为一次性浇筑混凝土数量大于1000立方或混凝土结构实体最小尺寸等于或大于2 m，且混凝土浇筑需要研究温度控制措施的混凝土。

2 大体积混凝土裂缝形成原因

2.1 温度裂缝

由于混凝土内外温差过大，混凝土内部由于混凝土水化热原因，温度明显高于混凝土外部，故膨胀也明显高于外部，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。

2.2 收缩裂缝

混凝土在逐渐散热和硬化过程中会导致其体积的收缩，对于大体积混凝土，这种收缩更加明显。如果混凝土的收缩受到外界的约束，就会在混凝土体内产生相应的收缩应力，当产生的收缩应力超过当时的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土中产生裂缝。

3 大体积混凝土防裂措施

3.1 防温度裂缝措施

在施工过程中如何控制由于混凝土水化热原因导致混凝土内外温度偏差过大，从而导致承台混凝土开裂。同时如何保证混凝土浇筑过程中和浇筑结束后不因外界温度过低而导致混凝土表层受冻。为了不出现上述质量问题，施工过程中除了按设计要求在承台内布置通水冷凝管系统外，还在控制水泥用量、优化混凝土配合比、控制混凝土入模温度、混凝土浇筑层次及混凝土冬季养护等方面采取由针对性的措施。

3.1.1 原材料的选择

（1）水泥。水泥是产生热量的最主要原因，浇筑大体积混凝土，为了防止混凝土内外温差较大而出现裂缝，水泥首先尽量选用低水化热的水泥，其次不能选用刚出炉的水泥。

（2）粗骨料。粗骨料选用粒径应为5～25 mm的连续级配，压碎指标8%～10%，表观密针片状、含泥量、有害物质含量均符合规范要求。在满足施工泵送要求的情况下，尽量加大碎石用量，降低水泥用量，减小混凝土的水化热，能更好的保证混凝土的质量。

（3）细骨料。细骨料应选用天然中粗砂，级配良好，细度模数为2.9，Ⅱ级配区，含泥量、云母含量均应符合规范要求。砂率的变动会使骨料的空隙率和总表面积有明显变化，因此对混凝土的和易性和抗压强度有很大影响。试拌过程中，在保证混凝土和易性和抗压强度的前提下，应对砂率进行调整，应确定为32%左右。

（4）外加剂。由于混凝土浇筑时间较长，施工要求混凝土初凝时间必须在8 h以上，所以外加剂的合理选择和应用成了非常重要的因素。掺加缓凝高效减水剂，掺加高效减水剂可以减少用水量和减少水泥用量，减小水泥用量也就降低了混凝土的发热量。

3.1.2 配合比选择

优良性能且符合冬季施工的混凝土配合比，降低混凝土发热量。水化热引起混凝土内最高温度：是混凝土绝热温升、混凝土的热扩散性能、结构尺寸、混凝土浇筑温度等各种因素影响的总和，为此选用合理的配合比，最低限度的减少水泥用量和降低水灰比，是降低混凝土发热量的重要措施。[1]

3.1.3 施工控制措施

（1）分层浇筑混凝土。根据拌合站混凝土生产能力，结构钢筋，预埋件的设置等因素。大体积混凝土应该分层浇筑，上层混凝土浇筑时，下层混凝土仍用冷却水循环养生。结构水平尺寸愈大约束愈大，所以在浇筑每层混凝土时，可分块进行浇筑。分块分层浇筑有利于削减混凝土最高温度和内外温差，也可以减少约束，从而防止混凝土开裂，同时还有利于冬季施工养护。

（2）浇注速度控制。选择合理的浇注速度对混凝土热量的散发是非常有帮助的，混凝土本身添加了缓凝剂，初凝时间一般都为8～10个h，在下层混凝土即将初凝时浇注上层混凝土有利于下层混凝土的热量散发。

3.1.4 控制内外温差措施

（1）内部降温措施。以西安市灞河2号斜拉桥的8号主墩承台为例，主墩承台结构尺寸为50.5 m×16.1 m×5 m，混凝土标号为C30，设计总方量为4065 m3，属于特大体积混凝土。根据施工季节和相关参数计算，混凝土内部温度计算结果最高温度理论计算达到68.8 ℃，而当时西安地区气温5～8 ℃。

根据计算温度结合以往施工经验，本承台共设四层冷凝管，由于每层冷凝管长度相对较长，故层与层之间不连通，而是采取单独通水。根据水泥水化放热的特点，通水冷却时间一般在浇筑混凝土后的24～30 h左右进行。通水时间在15 d左右，其中关键在前7 d。在浇筑混凝土前埋置冷却水管的同时，埋设温度传感器，浇筑完毕后便可进行温度监测。并确保承台混凝土水化热引起的最大温差在25 ℃以内，通水冷却管的进出水温差控制在不超过10～5 ℃。当发现进出水口温差过大或过小，或者水温与混凝土内部温度的差值超过20 ℃时，及时调整水温或流量，防止水管周围产生温度裂缝。

（2）外部保温措施。冬季施工大体积混凝土，外部保温控制是很关键的。我们对控制外部温度主要以蓄水保温为主，混凝土表面初凝后将冷却水直接放入结构表面，使结构表面形成20～30 cm水覆盖层，当水温过低时采用增设电热棒加温，以确保内外温差在要求范围内。当结构物表面不能覆盖水时，可采用保温布或电热毯之类进行保温。

3.2 防收缩裂缝措施应用

在大体积混凝土表面增加一层钢筋网片，对减少裂缝的产生是很有帮助的，是一种非常不错的措施。一般情况下对于保护层在6 cm以上的混凝土实体，增加一层防裂钢筋网片比没有钢筋网片的裂纹的产生可以降低60%以上。

3.3 其它防裂措施

大体积混凝土宜选选用表面稍微粗糙的木模，表面粗糙对混凝土面具有一定约束能力，取到防开裂效果，同时木模可以增强保温效果。

4 结语

在大体积混凝土施工时掌握住它的基本知识，并根据实际采取有较措施，会使施工质量得到很好的保证。上述工程实例由于较好的运用了裂缝控制理论技术，找到影响裂缝的主要原因，通过优化混凝土配合比、设置冷凝管等办法、增加防裂钢筋网片，并在施工过程中采取分层分块浇注、选择合理的浇注速度和浇注后的养护措施，未出现裂缝，施工质量优良。

参考文献

[1] 李跃.大体积混凝土的温控和防裂技术研究[D].武汉理工大学，2004.endprint