对大体积混凝土施工过程中问题及解决措施探讨研究

王 红

1 大体积混凝土裂缝产生原因及防治措施

1.1 大体积混凝土裂缝形成的原因

大体积混凝土裂缝按其深度不同可以分为：贯穿性裂缝、深层裂缝、表面裂缝。按照裂缝的成因又可分为两种：一种是由于荷载直接作用，混凝土超过拉应力而形成的裂缝，也可称为荷载裂缝和结构性裂缝；另一种是由于变形变化而引起的裂缝，如结构由于温度、收缩和膨胀、不均匀沉降等因素而引起的裂缝，也称作变形裂缝。

大体积混凝土裂缝产生的原因很多主要分为两类。一是结构型裂缝，是由外荷载引起的，包括常规结构计算出的主要应力以及其他的结构次应力造成的受力裂缝。二是材料型裂缝，是由非受力变形变化引起的，主要是由温度应力和混凝土收缩引起的 。

造成大体积混凝土开裂的原因主要是温度应力和收缩引起的裂缝。

1.2 大体积混凝土裂缝防止措施

（1） 减小混凝土内外温差，降低水化热升温，如选用低标号低水化热水泥、降低水泥用量 。

（2） 降低混凝土入模温度，如控制部分原材料的温度、混凝土浇筑量安排夜间施工、控制混凝土运输和入模过程中升温。

（3） 加强保温，控制混凝土内外温差。

（4） 通过改善施工工艺，如合理设置施工缝位置、尽量尽量缩短浇筑间歇时间。

（5） 合理选择混凝土配比及原料。

2 大体积混凝土施工方案及主要施工技术重难点

2.1 工程概况

河北海伟石化是年产丙烷脱氢项目反应框架工程，其年产量为50 万 t，其承台采用C30现浇钢筋砼，长80.8 m，宽28 m，厚2.5 m，总砼量5656 m3。在距两头23.5 m处设置2处1 m宽后浇带。该基础属于大体积砼，具有体型大、钢筋密、结构厚、砼用量多、工程条件复杂和技术要求高等特点。

2.2 大体积砼病害分析

大体积混凝土产生裂纹的原因分析：

（1） 混凝土浇筑初期的升温阶段。由于水泥水化产生大量热，混凝土外表面与大气环境接触，容易散热快，温度低，混凝土内部散热慢，温度就较高，这样形成内外温差，进而产生应力，由于该阶段混凝土并没有完全硬化完成，当应力超过其承受极限时即产生裂纹。

（2） 砼硬化后期的降温阶段。该阶段水泥水化热基本已释放结束，砼从高温逐渐降温，产生冷缩。使砼内部形成较大的拉应力而导致砼开裂。

3 大体积砼温控措施

3.1 原材料的选择

（1） 水泥。由于混凝土在浇筑养护过程中会释放出大量热，这些热量主要是由于水泥的水化热产生的，故降低温度就要尽量减少水泥水化热的产生，应该选用水化热比较低的水泥。通过对比（见表1），本工程砼选用矿渣硅酸盐水泥配制。

表1 水泥水化热对照表 /（J/g）

通过查找资料，水泥用量减少，水化热就越少，因此可通过适当减少水泥用量从源头上控制水化热的产生，从而减少混凝土热量产生。本工程是甲方供应砼，提前与商品砼供应商联系，在保证砼强度的前提下，按最低水泥用量进行配制。

（2） 骨料。粗骨料：采用连续级配的碎石，最小粒径1 cm，最大粒径4 cm。细骨料：选用中砂，并对砂进行过筛，控制砂的含泥量不超过2%。

（3） 外加剂。按设计要求在砼中掺入适量的HEA高强抗裂减水剂 （掺量按产品说明书）。

（4） 混凝土配制掺合料。混凝土中可掺入的矿物参合料有粉煤灰、矿渣等。根据商品砼供应商提供的检测报告，在砼中掺入适量的粉煤灰，可以起到降低胶凝材料水化热的作用。

3.2 砼的拌制和运输

（1） 合理安排运输车辆，尽量缩短砼从出罐到入模的时间，以减少水化热的继续升温。

（2） 砼搅拌前对碎石先用水冲洗降温，有条件的还应对砼、碎石采用遮阳等措施，以降低砼的搅拌温度。

（3） 对砼的拌合用水，采用地下水进行搅拌。

（4） 对砼运输车采用加设保温被的方法，最大限度地降低砼的入模温度。

3.3 砼的浇筑

本工程砼采用全面、分层连续浇筑的方式。分三层进行，每层浇筑厚度在80 cm左右。可以加快同热量的散发并使砼温度分布较均匀。上一层的砼应在下层砼初凝前进行浇筑，并对每层的砼采用二次振捣法进行二次振捣，以排除砼的水分，减少孔隙，提高砼与钢筋的握裹力，防止砼因沉落而出现裂缝。

3.4 循环水冷却管道降温

（1） 根据承台的尺寸与承台竖直方向距上下表面20 cm以及砼中间部位布置温度传感器72个，平均每10 m2在上、中、下各布置1个，以测量砼芯部及表面的温度变化。

（2） 承台高度为2.5 m，在承台中间横向布置一层冷却管，冷却管间距1 m，距离四周边缘为0.5 m。

（3） 冷却管采用直径448 mm薄壁钢管，接头采用丝扣连接，每根钢管两端伸出砼外10 cm。在距边缘0.5 m处用三通连接成两个回旋形回路，设置两个出水口和两个进水口。其他管口临时用丝堵进行封堵。冷却管安装完成后，经通水试验确保管路不漏水，再投入使用。

（4） 在承台外侧设置1个9 m3的循环水箱或简易水池，水箱外用压力罐连接两个进水口，管道上用阀门控制进水或停水。

（5） 砼浇筑完成后，往冷却管注水降温，降温时间以砼芯部与表面温度和表面温度与环境温差不大于25 ℃为准。

（6） 为防止砼表面热量散发较快，保证砼表面与环境温度的温差不大于25 ℃。在砼表面用塑料布和毡布进行保温、保湿。

（7） 砼温度的测量。由于砼在养护阶段温度变化比较大，在前7天对砼每2 h测温1次，以后每4 h测温1次。主要控制砼中心温度与表面温度，表面和大气温差不超过25 ℃，降温梯度一般每天不超过3 ℃。由6人分成3班轮值测温，并做好温度记录，发现意外情况及时和技术人员联系。

（8） 在承台降温达到要求后，对承台内的冷却管采用压浆封堵，所压砂浆标号比承台砼标号高一个等级。在注浆时，将每根管两头的临时丝堵全部打开，因管道比较长，按顺序进行逐根压浆。

4 结语

当今建设事业中，钢筋混凝土结构已成为建筑结构中的主要结构形式，只有通过加强对混凝土裂缝防治措施及施工技术措施，才能保证大体积混凝土结构安全。