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1、大体积混凝土防裂-1一、大体积混凝土的定义对于大体积混凝土的定义有不同的解释，日本建筑学会标准（J ASS5）的定义：“结构断面最小尺寸在800mm以上，水化热引起混凝 土内的最高温度与外界气温之差超过25 C的混凝土，称为大体积混 凝土。”我国某施工单位制定的“大体积混凝土工法”中认为：凡 结构断面最小尺寸大于3000mm的混凝土块体；或者单面散热的结构 断面的最小尺寸在750mm以上，双面散热在1000mm以上，水化热引 起的最高温度与外界气温之差预计超过25 C的混凝土，均可称为大 体积混凝土。总之大体积混凝土还没有一个统一的定义。在工程实践中常遇到大体积混凝土结构，如大型设备基础、大型
2、 船坞底板、坞首、码头胸墙、桥梁墩台、水电站坝等。由于这些结构 体积大、整体行要求高，往往不宜留置施工缝。因此，美国混凝土学 会曾强调指出：“任何就地浇筑的大体积混凝土，必须要求采取措施， 解决水化热及随之引起的体积变形问题。以最大的限度减少开裂。” 综述所述，应十分慎重组织大体积混凝土的施工，以防止出现质量事 故。二、大体积混凝土裂缝成因大体积混凝土裂缝的发生是由多种因素引起的，各类裂缝产生的 主要影响因素如下：1、收缩裂缝混凝土的收缩引起收缩裂缝，收缩的主要影响因素是混凝土中的 用水量和水泥用量，用水量和水泥用量越高，混凝土的收缩就越大。 选用水泥品种的不同，干缩、收缩的量也不同。混凝土逐
3、渐散热和硬 化过程引起的收缩，会产生很大的收缩应力。如果产生的收缩应力超 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。在大 体积混凝土里，即使水灰比并不低，自身收缩量值也不大，但是它与 温度收缩叠加到一起，就要使应力增大，所以在水工大坝施工时早就 将自身收缩作为一项性能指标进行测定和考虑。2、温差裂缝混凝土内外部温差过大会产生裂缝，主要影响因素是水泥水化热 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。大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑。浇筑后，水泥因水 化引起水化热，由于混凝土体积大，聚集在内部的水泥水化热不易散 发，混凝土内部温度将显著升高，
4、而其表面则散热较快，形成了较大 的温度差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。此时，混凝 龄期短，抗拉强度很低。当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限 抗拉强度，则会在混凝土表面产生裂缝。大体积混凝土防裂-2三、大体积混凝土防裂措施1、材料及配合比方面的控制措施1.1优选混凝土原材料1）水泥采用中、低热水泥，控制水泥中发热量和发热速度最快的 铝酸三钙（C3A）含量宜在8%以下；2）砂采用质地坚硬、级配良好的天然中砂，含泥量不大于3%，细 度模数为2.6-3.1；3）石子尽量采用多级配的碎石，尽量采用较大骨料粒径，改善骨 料级配，做好级配设计；4）掺合料：粉煤灰采用II级以上粉煤灰，在综合考
5、虑混凝土耐久性的情况下， 适当增加粉煤灰掺量；矿渣粉采用S95级以上磨细矿渣粉，掺量不超过 水泥用量的40%；5）高效减水剂宜采用缓凝型高效减水剂，不采用早强性能的减水 剂。1.2合理的配合比设计设计原则：在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能地降 低混凝土的单位用水量，尽量选用低砂率、低坍落度、掺高效减水剂和 高粉煤灰、矿渣粉掺量的配合比，合理使用各种原材料、减少水泥用量 和降低水化热。具体措施如下：1）采用质量好的河砂（如闽江砂）和较大骨料粒径多级配碎石降 低混凝土单方用水量和降低砂率。2）掺加缓凝型高效减水剂改善混凝土的和易性，减少坍落度损失， 降低混凝土单方用水量。3）在不影响混
6、凝土耐久性（抗冻等）的前提下，尽量多的单掺和 双掺粉煤灰及矿渣粉，改善混凝土的和易性，减少水泥用量，降低水化 热。4）外加聚丙烯纤维，在混凝土中掺入适量的聚丙烯纤维，由于其 在混凝土内部构成一种均匀的乱向支撑体系，它的乱向分布形式削弱了 混凝土的塑性收缩，收缩的能量被分散到无数的纤维丝上，从而有效地 增强了混凝土的韧性，减少混凝土初凝时收缩引起的裂纹和裂缝。2、施工方面的控制措施2.1合理安排混凝土施工程序和施工进度合理安排混凝土施工程序和进度是防止基础贯穿裂缝，减少表面裂 缝的主要措施之一。施工程序和施工进度安排，应满足如下几点要求：a. 基础约束区混凝土在设计规定的间歇期内连续均匀上升，基
7、础强 约束区混凝土宜在低温季节施工，分层浇筑间歇期应控制在7天左右， 最长不得超过10天。为降低浇筑硬化混凝土的约束及降低浇筑混凝土 对新浇筑混凝土温升的增高，需做到分层不宜过高、间歇期短，适当的 连续施工。b. 在岩基或老混凝土上浇注混凝土结构，纵向分段长度应在15米 以内。c. 在底板上连续浇注墙体结构，墙体上的水平施工缝应设在墙体距 底板底面1m以上位置。d. 对不宜设置施工缝的结构，可采用跳仓浇注和设置闭合块的方法， 减小一次浇注长度。e. 上下两层相邻混凝土应避免错缝浇注。2.2改善基面约束条件岩石地基表面应处理平整，防止因应力集中而产生的裂缝，在地基 与结构之间可设置缓冲层（如刷一
8、层热沥青等），减少约束。2.3寻求设计修改、变更在应力集中和应力变化处，采取一些设计上的变更措施，如增加了 水平向的构造配筋等，以达到减轻边缘效应，提高抗拉伸强度，控制裂 缝开展的目的。2.4控制混凝土浇注温度热天降低混凝土浇筑温度应从降低混凝土出机口温度、减少运输途 中和仓面的温度回升两方面着手。2.4.1热天降低混凝土出机口温度措施： 降低骨料温度a. 提高骨料堆料高度，避免骨料平铺堆放，减小阳光直射面积，有 条件可采取设置遮阳棚，用水喷淋骨料等方法。另外，拌和取料时，从 底层取料。b. 预冷骨料：预冷骨料的方法很多，目前经常使用的有：水冷法、 风冷法等。采用预冷措施可使粗骨料温度降至零度
9、以下。目前通过预冷 骨料、冷却水拌和和加冰等综合措施，即使在高温季节，也可将混凝土 出机温度降到7P左右。 水泥使用前应充分散热降温，水泥温度降至自然温度后方可使用， 施工时可增加水泥的储存能力，延长水泥储存时间，便于降温。 加冰和用低温水拌和a. 低温水拌和：尽量采用地下水和自来水拌和，水温降低1C可使 混凝土出机温度降低0.2C左右。b. 加冰拌和：加冰后，混凝土拌和时间要适当延长（一般通过试验 确定），一般延长1min左右。2.4.2热天减少运输、浇注过程中温度回升： 防阳隔热设施运输混凝土的容器侧壁要隔热、顶部设防阳棚，可使用混凝土在运 输途中温度回升不超过1C。胶带机输送混凝土时，胶
10、带输送机宜设在密封、保温较好的廊到内， 必要时可设冷却管道或通风降低廊到内的气温，从而可使混凝土在运输 途中温度不回升。如果胶带机未采取密封和保温措施，则混凝土运输途 中温度回升较大。混凝土仓面设防阳棚和喷雾，可降低仓面环境温度68C。混凝土 浇筑过程中预冷混凝土振捣后表面立即用保温材料覆盖。 加强管理，加快施工速度各施工环节要配套，高温季节混凝土浇筑覆盖时间不超过2h。浇筑 方案选择和施工布置设计时要尽量减少运输距离，避免多次运转。 避开高温时段浇筑白天高温时段只作浇筑前的准备工作，尽量安排在下午16时至次日上 午10时进行浇筑。2.4.3埋设冷却水管通水冷却通水冷却是人为控制大体积混凝土内
11、部温度的手段。早期通水冷却 的作用是削减大体积混凝土内部的最高温度的峰值，以期将最高温度限 制在所允许的范围以内。 冷却水管根据大体积混凝土尺寸分层布置，可采用32mm的薄 型钢管，交叉排列布置，冷却水管进出水口集中布置，以保统一控制。 冷却水管使用前应进行压水试验，防止管边漏水、阻水。 混凝土浇筑前各层冷却水管按先后开始通水，为防止所浇筑混凝 土引起下层混凝土的温度回升，可对下层混凝土进行二次通水冷却。通 水冷却时间可根据实测温度结果确定。 控制进出口水温，冷却水的进水温度宜为8C15。 控制混凝土降温速率小于2C3C/d。 待冷却水管完成使命，应采用高标号水泥封堵冷却水管。2.5浇筑、振捣
12、混凝土按规定厚度、顺序和方向分层浇筑，分为一层的混凝土内所 浇混凝土不能有冷缝，混凝土浇筑布料厚度不超过50cm。加强混凝土的 浇筑振捣，提高密实度，保证混凝土的均匀性，采用两次振捣技术，改 善混凝土强度，提高抗裂性。2.6混凝土保温、保湿养护混凝土养护包括温度和湿度两个方面，结构表层混凝土的抗裂性和 耐久性在很大程度上取决于施工养护过程中的温度和湿度养护。大体积 混凝土养护的原则是使混凝土中心、温度与混凝土表面温度差不大于2 5C,混凝土降温速率小于23C/d，从而避免出现有害裂缝。具体养护 方法可围绕这一原则制定。如可采取塑料薄膜+土工织物+草帘覆盖的保 温措施，混凝土凝固后，用35。左右
13、温水湿润养护等，注意严禁用冷水 直接进行洒水养护，使混凝土遭受冷击产生裂缝。2.7拆模混凝土尽可能晚拆模，拆模后混凝土表面进行养护覆盖，温度不应 下降15。以上，混凝土的现场试块强度不低于5MPa。2.8混凝土施工现场温度监控在正式施工过程中，为检验施工质量和温控效果，掌握温控信息， 以便及时调整和改进温控措施，达到信息化施工，就必须对混凝土进行 温度监测。检验不同时间的混凝土各部位温度和温控情况。如温控措施 效果不佳，可及时报警，达不到温控标准时，可及时采取措施。当混凝 土内外温差远低于温控标准时，则可减少温控措施，减少温控费用。现场混凝土温度监控应在混凝土浇筑前后连续进行，在达到温峰前 （混凝土浇筑后34天）以每2h监测一次，出现温峰后每4h监测一次， 持续5天，然后转入每天测2次，直到温度变化基本稳定为止。在监测 混凝土温度变化的同时，还应监测气温，冷却水管进出口水温、混凝土 浇筑温度等。总之，混凝土温控防裂工作是一项复杂的系统工程，除了从配合比、 拌和、浇筑、冷却通水、养护外露面、保温几个环节做好工作外，合理 安排仓位、科学配备资源、加快入仓速度及加强仓面保护等对混凝土温 控防裂也有重要的作用，只有抓好各个环节的控制和管理，才能避免危 害混凝土结构安全的裂缝出现。
