大体积砼的裂缝与控制

1、大体积砼的裂缝与控制 : The construction of mass concrete, the hydration heat release of large amounts of cement hydration process, the temperature gradient of concrete structure is too large, resulting in concrete structure temperature crack. Therefore, calculation and control of concrete hardening process te

2、mperature, and then take appropriate measures, is an important measure to ensure the quality of mass concrete structure. Keywords: big volume concrete; crack; control measures 一、前言 随着时代的进步和各项基础设施建设的加快， 各种建筑物的 规模都在大幅度提升，大体积砼在土木工程中得到了广泛的应 用。大体积混凝土在硬化期间 , 一方面由于水泥水化过程中将释 放出大量的水化热 , 使结构件具有“热涨”的特性； 另一方面混

3、凝土硬化时又具有“收缩”的特性 , 两者相互作用的结果将直 接破坏混凝土结构 , 导致结构出现裂缝。 因此，对大体积砼裂缝 进行有效地预防，成为我们共同关注的课题。 二、大体积砼的定义 大体积混凝土是指最小断面尺寸大于 1m 以上的混凝土结 构。与普通钢筋混凝土相比 , 具有结构厚 , 体形大、 混凝土数量 多、工程条件复杂和施工技术要求高的特点。 三、大体积砼裂缝的形成 大体积砼开裂的主要原因是砼内外较大的温度差造成的。 大体积砼浇筑初期，水泥的水化热很大，由于砼体积庞大， 聚积在内部的水化热不易散发， 导致砼的内部温度上升很快； 而 砼表面则因散热较快， 温度低于内部， 因此，内外形成温度

4、梯度。 砼内部体积膨胀受表面约束处于受压状态， 产生压应力， 砼表面 体积收缩受内部约束，产生拉应力。 当该拉应力超过砼的抗拉强度时， 砼表面产生裂缝。 这种因 表面与内部温差引起的裂缝， 称内约束裂缝。 此种裂缝一般产生 很早，多呈不规则状态，深度较浅，属表面性质，易产生应力集 中，能促使裂缝进一步发展。 砼浇筑数日后， 水泥水化热基本已释放， 砼从最高温度逐渐 降温，引起砼收缩， 再加上砼中多余水分蒸发引起的体积收缩变 形，受到地基和结构边界条件的约束 （外约束 ） ，不能自由变形， 而产生温度应力 （拉应力 ） 。当该温度应力超过砼抗拉强度时， 约 束面开始开裂形成裂缝， 称为外约束裂缝

5、。 如果该温度应力足够 大，严重的可能产生贯穿垂直裂缝，破坏结构的防水性、耐久性 和整体性，影响正常使用，危害严重。 四、大体积砼裂缝的分类 大体积砼裂缝按时间分为早期裂缝和后期裂缝； 按空间尺度 分为表面裂缝和深层裂缝； 按危害分为表面裂缝和贯穿裂缝； 按 成因分为收缩裂缝、温度裂缝及安定性裂缝。 五、大体积砼裂缝控制措施 温差的作用下 , 裂缝的产生是不可避免的。 但是通过混凝土 集成材料的选择、 混凝土制作过程、 混凝土施工工艺与施工技术、 混凝土养护以及施工管理等各个方面进行控制达到减少普通裂 缝的出现，避免有害裂缝的出现。 （一） 材料选择与控制方面混凝土的热量主要来自水泥水化 热,

6、 因而选用低水化热的矿渣硅酸盐水泥配制混凝土较好； 精心 设计混凝土配合比 , 采用掺加粉煤灰和减水剂的“双掺”技术 , 减少每立方米混凝土中的水泥用量 , 以达到降低水化热的目的； 选用适宜的骨料 , 施工中根据现场条件尽量选用粒径较大 , 级 配良好的粗骨料； 选用中粗砂 , 改善混凝土的和易性 , 并充分利 用混凝土的后期强度 , 减少用水量；严格控制混凝土的塌落度。 还可以根据计算采用掺加粉煤灰等有效方法 , 以降低混凝土硬 化过程中混凝土内表的温差。在现场设专人进行塌落度的测量 , 将混凝土的塌落度始终控制在设计范围内，一般以79cm为最 佳；夏季施工时 , 在混凝土内部预埋冷却水管

7、 ,通循环冷却水 , 强制降低混凝土水化热温度。 冬季施工时 , 采用保温措施进行养 护；如技术条件允许 , 可在混凝土结构中掺加 10%15%的大石块 , 减少混凝土的用量 , 以达到节省水泥和降低水化热的目的。 （ 二） 混凝土制作过程方面 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； 改善混凝土施工工艺。 可采用 二次投料法、 二次振捣法、 浇筑

8、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。 （三）施工工艺与施工技术方面 1. 降低混凝土入模温度。 包括: 浇筑大体积混凝土时应选择 较适宜的气温 , 尽量避开炎热天气浇筑。 夏季可采用温度较低的 地下水搅拌混凝土 , 或在混凝土拌和水中加入冰块 , 同时对骨 料进行遮阳、洒水降温 , 在运输及浇筑过程中也采用遮阳保护、 洒水降温等措施 , 以降低混凝土拌和物的入模温度； 掺加相应的 缓凝型减水剂；在混凝土入模时 , 还可以采取强制通风

9、措施 , 加 速模内热量的散发。 2. 加强施工中的温度控制。 包括: 在混凝土浇筑之后 , 做好 混凝土的保温保湿养护 , 以使混凝土缓缓降温 , 充分发挥其徐 变特性, 减低温度应力。 夏季应坚决避免曝晒 , 注意保湿；冬季 应采取措施保温覆盖 , 以免发生急剧的温度梯度变化；采取长时 间的养护 , 确定合理的拆模时间 , 以延缓降温速度 , 延长降温 时间 , 充分发挥混凝土的“应力松弛效应”； 加强测温和温度监 测。可采用热敏温度计监测或专人多点监测 , 以随时掌握与控制 混凝土内的温度变化。混凝土内外温差应控制在25 C以内，基 面温差和基底面温差均控制在 20C以内，并及时调整保温

10、及养 护措施 , 使混凝土的温度梯度和湿度不致过大 , 以有效控制有 害裂缝的出现； 合理安排施工程序 , 混凝土在浇筑过程中应均匀 上升 , 避免混凝土堆积高差过大。 在结构完成后及时回填土 , 避 免其侧面长期暴露。 3. 施工工艺控制。 施工单位应根据现场的浇捣工艺、 操作水 平以及构件截面等情况， 在监理单位的认可下， 合理选用砼浇筑 方法，遵循“同时浇捣、分层推进、一次到位、循序渐进”的施 工工艺。大体积砼的浇筑方式可分为：全面分层、分段分层、和 斜面分层，其推铺厚度应根据所用振捣器的作用深度及其和易性 决定，层间的时间间隔应尽量缩短，必须在前层砼初凝之前，将 其次层砼浇筑完毕。 砼

11、浇筑到标高后及时进行抹面， 随抹面随在 其表面覆盖塑料薄膜。终凝后定时浇水，保证砼表面的湿度、温 度。养护时要防止温度骤变，避免暴晒、风吹和暴雨浇淋，在气 温变化较大的夜晚， 最好用保温材料加以保温。 停止养护时也要 逐渐干燥， 以避免裂缝的发生。 对于大体积墙体等不易保水的结 构，在砼有一定强度松动模板后，宜从顶部设置水管喷淋，拆模 后用湿麻袋紧贴墙体覆盖， 并浇水养护， 保持砼表面湿润。 保湿、 保温养护的作用，一是降低砼表面的热扩散，提高砼表面温度， 降低砼内部与表面温差，减少表面裂缝；二是延长散热时间，充 分发挥砼的水化反应，最大限度增长砼的抗拉强度和抗压强度。 4. 改善约束条件 ,

12、 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。 （四）环境要求方面 注意施工的季节， 环境的温、 湿度及气象条件对砼变形性能 的影响， 应当尽可能在适宜的温度环境中开始浇灌砼， 中间特别 注意急剧降温、 急剧干燥对砼的不利影响， 注意暴雨中不能浇灌 砼。夏季施工，砼浇筑前应采取措施对施工场地及模板、钢筋进 行降温， 用湿麻袋覆盖泵管， 浇筑过程中应经常喷洒冷水进行降 温。建议开始浇筑时间尽量定在晚上， 这样有利于降低砼入模温 度，减少白天浇筑的时间。冬施期间，砼摊铺面不宜过大，浇筑 后应立即用塑料薄膜和保温材料覆盖， 防止砼内外温差过大和表 面受冻，覆盖厚度应根据热工计算确定，养护期不少于 14 天。 （五）管理方面 管理人