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1、关于大体积混凝土裂缝的产生原因及控制随着我国基础建设的快速发展，大体积混凝土施工日益增多( 如斜拉桥的索塔、承台及基础、高层建筑的箱型基础或筏型基础)，而大体积混凝土施工中通常会遇到裂缝控制问题。这是由于当混凝土体积较大时， 聚集的大量水化热会导致混凝土内外散热不均匀，在受到内外约束的情况下， 混凝土内部会产生较大的温度应力并导致裂缝产生，最终为工程结构埋下严重质量隐患。因此，大体积混凝土施工中应严格控制裂缝的产生和发展，以保证工程质量。一、前言土建施工中对大体积混凝土裂缝的预防控制是一项比较复杂和普遍的问题。本文在分析大体积混凝土裂缝的类型及产生原因的基础上，提出采取设计措施、 原材料措施、
2、施工措施和温度控制措施等来预防裂缝的产生。二、大体积混凝土裂缝类型及产生原因分析大体积混凝土结构裂缝主要包括收缩裂缝、温差裂缝、安定性裂缝等。1.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收缩裂缝。 影响混凝土收缩的主要因素主要是混凝土中的用水量、 水泥用量及水泥品种。 混凝土中的用水量和水泥用量越高，混凝土收缩就越大。 水泥品种对干缩量及收缩量也有很大的影响，一般中低热水泥和粉煤灰水泥的收缩量较小。自身收缩是
3、混凝土收缩的一个主要来源。自身收缩与干缩一样， 是由于水的迁移而引起的。 但它不是由于水向外蒸发散失， 而是因为水泥水化时消耗水分造成凝胶孔的液面下降形成弯月面，产生所谓的自干燥作用，导致混凝土体的相对湿度降低及体积减小而最终自身收缩。水灰比对自身收缩影响较大， 一般来说，当水灰比大于 0.5 时，其自干燥作用和自身收缩与干缩相比小得可以忽略不计；但是当水灰比小于0.35 时，体内相对湿度会很快降低到80% 以下，自身收缩与干缩则几乎各占一半。塑性收缩也是大体积混凝土收缩一个主要来源。在水泥活性大、 混凝土温度较高或者水灰比较低的条件下，混凝土的泌水明显减少， 表面蒸发的水分不能及时得到补充，
4、 这时混凝土尚处于塑性状态， 稍微受到一点拉力，混凝土的表面就会出现分布不规则的裂缝。出现裂缝以后， 混凝土体内的水分蒸发进一步加快， 于是裂缝迅速扩展。 所以在这种情况下混凝土浇筑后需要及早覆盖养生。2.温差裂缝混凝土内部和外部的温差过大会产生裂缝。温差裂缝产生的主要原因是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。 温差的产生主要有三种情况： 第一种是在混凝土浇筑初期， 这一阶段产生大量的水化热， 形成内外温差并导致混凝土开裂，这种裂缝一般产生在混凝土浇筑后的第3 天(升温阶段 )。另一种是在拆模前后， 这时混凝土表面温度下降很快，从而导致裂缝产生
5、。 第三种情况是当混凝土内部温度高达峰值后， 热量逐渐散发而达到使用温度或最低温度，它们与最高温度的差值即内部温差。这三种温差都会产生裂缝，但最严重的是水化热引起的内外温差。3.安定性裂缝安定性裂缝表现为龟裂，主要是由于水泥安定性不合格而引起。三、裂缝的预防控制措施1.设计措施（1）精心设计混凝土配合比。在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能降低混凝土的单位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水胶比）二掺（掺高效减水剂和高性能引气剂）一高（高粉煤灰掺量） ”的设计准则，生产出“高强、高韧性、中弹、低热和高抗拉值”的抗裂混凝土。（2）增配构造筋，提高抗裂性能。应采用小直径、小间距的配筋
6、方式，全截面的配筋率应在0.3 0.5%之间。（3）避免结构突变产生应力集中。在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。（4）在易裂的边缘部位设置暗梁，提高该部位的配筋率，提高混凝土的极限抗拉强度。（5）在结构设计中应充分考虑施工时的气候特征，合理设置后浇缝，在正常施工条件下，后浇缝间距2030m ，保留时间一般不小于60 天。如不能预测施工时的具体条件，也可临时根据具体情况作设计变更。2.原材料控制措施（1）尽量选用低热或中热水泥(如矿渣水泥、粉煤灰水泥) ，或利用混凝土的后期强度 (90 d 180d)以降低水泥用量，减少水化热( 因为每加减 10kg 水泥，温度会相应增减1，水化热与水泥用
7、量成正比)。在条件许可的情况下， 应优先选用收缩性小的或具有微膨胀性的水泥。因为这种水泥在水化膨胀期（ 15 d）可产生一定的预压应力，而在水化后期预压应力可部分抵消温度徐变应力， 减少混凝土内的拉应力， 提高混凝土的抗裂能力。（2）适当搀加粉煤灰。混凝土中掺用粉煤灰后，可提高混凝土的抗渗性、耐久性，减少收缩，降低胶凝材料体系的水化热，提高混凝土的抗拉强度，抑制碱骨料反应，减少新拌混凝土的泌水等。（3）选择级配良好的骨料。骨料在大体积混凝土中所占比例一般为混凝土绝对体积的80% 83% ，因此在选择骨料时，应选择线膨胀系数小、岩石弹模较低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料。一般来说，可以选用
8、粒径 4 mm 40mm 的粗骨料，尽量采用中砂，严格控制砂、石子的含泥量(石子在 1% 以内，砂在 2% 以内) 。控制水灰比在 0.6 以下。还可以在混凝土中掺缓凝剂， 减缓浇筑速度， 以利于散热。 另外还可以考虑在大体积混凝土中掺加坚实无裂缝、 冲洗干净、规格为 150mm 300mm 的大块石。掺加大块石不仅减少了混凝土总用量，降低了水化热，而且石块本身也吸收了热量，使水化热能进一步降低，对控制裂缝有一定好处。（4）适当选用高效减水剂和引气剂，这对减少大体积混凝土单位用水量和胶凝材料用量，改善新拌混凝土的工作度， 提高硬化混凝土的力学、热学、变形、耐久性等性能起着极为重要的作用。3.施
9、工控制措施大体积混凝土施工时内部应适当预留一些孔道，在内部通循环冷水或冷气冷却，降温速度不应超过0.5 1.0 /h 。对大型设备基础可采用分块分层浇筑 ( 每层间隔时间 5d7d)，分块厚度为 1.0m1.5m，以利于水化热散发和减少约束作用。 当混凝土浇筑在岩石地基或厚大的混凝土垫层上时，在岩石地基或混凝土垫层上铺设防滑隔离层( 浇二度沥青胶撒铺 5 mm 厚砂子或铺二毡三油 ) ，底板高低起伏和截面突变处，做成渐变化形式，以消除或减少约束作用。此外，还应加强混凝土的浇灌振捣，提高密实度。尽可能晚拆模，拆模后混凝土表面温度不应下降15以上。尽量采用两次振捣技术， 改善混凝土强度， 提高抗裂
10、性。 还可根据具体工程特点，采用 UEA补偿收缩混凝土技术。4. 温度控制措施人工控制混凝土温度的措施对早期因热原因引起的裂缝作用不明显。比如表面保温材料保护可以减小内外温差，但同时也导致混凝土体内温度较高。另外人工控制混凝土温度还需注意的问题是防止过速冷却和超冷，过速冷却不仅会使混凝土温度梯度过大， 而且早期的过速超冷会影响水泥胶体体系的水化程度和早期强度，更易产生早期热裂缝。 超冷会使混凝土温差过大，引起温差裂缝浇筑时间尽量安排在夜间，最大限度降低混凝土的初凝温度。 白天施工时要在沙、 石堆场搭设简易遮阳装置， 或用湿麻袋覆盖，必要时向骨料喷冷水。 混凝土泵送时， 可在水平及垂直泵管上加盖
11、草袋并喷冷水。下面以我所参与承建的某工程作为实例作具体说明1. 工程概况：某住宅小区 3#楼基础为桩基础 +条形承台梁。 基础垫层为 C15，承台，承台拉梁，筏板均为C30 ，地下室挡土墙为 C30；剪力墙，框架柱为C30 ；现浇梁板为 C30；楼梯为 C30;过梁，构造柱为 C20；基础承台，筏板，地下室外墙及外墙柱混凝土均为抗渗混凝土，抗渗等级为S6。混凝土采用商品混凝土，经考察决定使用某混凝土公司的商品混凝土，由混凝土搅拌站直接运输到施工现场。2. 施工特点：混凝土施工具有结构厚、体形大、钢筋密、混凝土数量多。工程条件复杂和施工技术要求高。混凝土的截面尺寸较大，在混凝土硬化期间水泥水化过
12、程中温度增高，使混凝土内外温差过大， 内外温差产生的温度应力大于混凝土的抗拉应力，是导致混凝土结构出现裂缝的主要因素。在混凝土施工中必须考虑温度应力的影响，主要是采用相应的技术措施控制内外温差，减小混凝土内外由于温度差而产生的温度应力。3. 施工准备：3.1 钢筋通过隐蔽验收，主体结构防雷接地验收合格，插筋位置、规格、间距、标高、弯钩方向等符合设计要求，预埋件位置准确。3.2 测量准备：根据砖胎膜板位置控制混凝土工程平面边界；在上层钢筋网片上焊接钢筋头， 弹出标高控制线来控制混凝土浇筑的标高；在墙、柱模板上端口部位弹制标高线来控制混凝土的浇筑高度。3.3 机械（机具）准备：混凝土浇筑时采用塔吊
13、运送，3 台插入式混凝土振动棒。施工前先将机械设备调试完毕。辅助机具： 2m刮杠、木抹子、尺子、灰桶、线绳、铁锨、铁耙、马凳等。3.4 劳动力准备：操作人员实行昼夜连续作业，两班人员轮换施工， 每班 6 小时。施工人员不少于 24 人，其中振动棒操作手每班不少于3 人，混凝土抹面人员不少于 4 人。3.5 技术准备：认真熟悉图纸， 找出混凝土工程中变标号变外加剂位置、安全质量施工注意点等，做到施工中重点突出，心中有数。认真做好施工方案的三级技术交底工作，并使技术交底落到实处。 尤其是施工班组长向操作工人交底，须认真彻底，避免流于形式。工程计量用的仪器、测量工具、压力表、温度计等经鉴定合格，并在
14、有效周检期内。4. 混凝土浇筑：4.1 搭设施工铺道：在筏板基础内用钢管搭设施工便道，上铺竹架板，在混凝土浇注过程中施工人员不得直接从钢筋网架上行走。4.3 混凝土浇筑顺序：筏板基础混凝土的浇注自西向东。4.5 振动棒操作人员应安排有操作经验的人员担任，熟练振动棒的操作方法。作到“快插慢拔” 每个插入点的振捣时间应由现场确定（表面出现少量砂浆， 无气泡逸出为止），一般 10秒左右，插入点之间距离控制在50cm 左右，不得漏振，振捣时不得用振动棒赶浆，不得振动钢筋和砖胎模。4.6 振动棒的插入深度应至少插入下层混凝土5cm ，消除上下层混凝土之间的缝隙。5. 混凝土的抹面：5.1 浇注完成设计标
15、高后的混凝土，应由专门的抹面人员收面找平。根据柱筋上的 +50 红三角，拉线控制混凝土上表面的标高，用2m刮杠找平，并用木抹子收平混凝土面。5.2 浇筑后的混凝土初凝开始至终凝前，对找平收面的混凝土再次收面抹压，消除由于混凝土干缩造成的细微裂缝，并把面层收成毛光。 该工序在必要时应多次进行，保证表面无裂缝出现。6. 混凝土养护：6.1 混凝土养护在混凝土浇筑中起着重要的作用。本工程混凝土施工采用综合蓄热法。混凝土浇筑完找平后，混凝土表面及时铺一层塑料薄膜，塑料薄膜上再覆盖阻燃草被保温。6.2 混凝土浇筑时，由于水泥凝结过程中产生大量水化热，因而易形成较大的内外温差，当温差大于25时混凝土易产生
16、温度裂缝，为防止混凝土产生危害裂缝，采用如下措施：a选用水化热较低水泥，掺加缓凝型减水剂，控制水泥用量，以减少水化热。b采用合理的养护和表面温度控制方法，减小大体积混凝土的内外温度差。6.3 在混凝土浇筑后及时对混凝土塑料薄膜覆盖，覆膜的作用主要是降低水化热的释放速度。塑料薄膜外再加盖麻袋蓄热保温。6.3 基础混凝土养护时间不得少于14d。7. 混凝土测温7.1 根据在混凝土施工中的实践经验及有关资料，混凝土浇筑后内外温差t 25, 混凝土的裂缝能得到有效的控制，因此，在混凝土浇筑完成后一段时间内对混凝土内外进行测温，温差较大时，在混凝土表面增加保温覆盖，降低温差。7.2 测孔布置：测温孔采用 20 的薄壁钢管制作，管长0.6m，管下端用镀锌铁皮焊死，预埋入混凝土内，管口高出混凝土面50mm 。本工程筏板基础比较规则，因此布置三个测温孔（个/300m2） 。7.3 测温方法：将温度计伸入管内中下部位置， 管口用软橡皮塞堵严，以保证内部测温准确， 三分钟后迅速提出温度计读取温度读数，并按测温孔平面布置图的编号依次测量并记录数据。7.4 混凝土初
