浅谈大体积混凝土施工的裂缝控制措施

２００７钜　有色金属　７１　浅谈大体积混凝土施工的裂缝控制措施　李建江　（石河子市正利工程监理有限公司　石河子８３２０００）　摘　要　随着建筑施工技术的飞速发展，特别是泵送混凝土的大量使用，使混凝土浇筑的体积由几百立方米逐渐增大到几万立方米。　由于其体积大，表面积小，产生较大的温度应力和收缩应力，导致大体积混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。因此对大体积混凝　土施工的裂缝控制措施提出了更高的要求。为有效克服大体积混凝土裂缝，确保工程质量，本文从裂缝产生的原因人手，从选料、配合比设计、　施工方法、温度控制、养护等方面采取综合性控制措施。阐述一些看法。　关键词　大体积混凝士温度裂缝产生原因控制措施　１　大体积混凝土温度裂缝的产生　（１）大体积混凝土结构，由于其截面大，水泥用量　（１）混凝土温度、收缩作用产生的最大应力８　的计算公式：　ｎ　多，水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化　和收缩作用，由此形成的温度收缩应力是导致混凝土　结构产生裂缝的主要原因。混凝土温度裂缝有表面　裂缝和贯通裂缝两种，表面裂缝是由于混凝土表面　和内部的散热条件不同，温度外低内高，形成了温度　８一＝　∑　’ｉ＝ｌ　’‘　）ｘＥｌ（ｃ）ＸＡＴｉ　ｘＨｉ（ｃ＇　）　式中，　为混凝土线性膨胀系数１．０　ｘ　１０～；　为泊松比，当基础为双向受力时取０．１５；ｃｈＢ；Ｌ／２可　根据Ｂｉ　Ｌ／２值由双曲线函数查表得；Ｅ　（ｔ）为各龄期　梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，表　混凝土的弹性模量；ＡＴｉ为各龄期综合温差（包括降　面的拉应力超过混凝土抗拉强度引起裂缝。贯通裂　温差Ｔ　ｘ（Ｉ）和收缩当量温差Ｔ，（Ｉ）’以负值代人）；ＨＩ（Ｉ．　ｉ）　缝则是由于大体积混凝土在强度发展到一定程度，混　为各龄期混凝土松弛系数。　凝土逐渐降温，这个降温差引起的变形加上混凝土失　（２）温度变化时混凝土的最大拉应力应小于混凝　水引起的体积收缩变形，且受到地基和其他结构边界　土的抗拉强度设计值。抗裂安全度应满足下列公式。　条件的约束时引起的拉应力超过混凝土抗拉强度时　ｋ＝ｆ。ｋ／６　≥１．１５　所产生的贯通整个截面的裂缝。　式中，　为混凝土的抗拉强度设计值。　（２）大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝，　如果ｋ≤１．１５，应采取加强养护、保温（覆盖、及　方面是混凝土内部因素，由内外温差产生。另一方　时回填），选择材料及施工方法，提高混凝土抗拉强　面是混凝土的外部因素，结构的外部约束和混凝土各　度等措施进行处理。从上式中可看出，使混凝土缓慢　一质点间的约束，阻止混凝土收缩变形，由于混凝土抗　压强度较大，而抗拉强度却很小，所以温度收缩应力　一降温、缓慢收缩是控制裂缝的关键。　旦超过混凝土的抗拉强度时，即会出现裂缝。混凝　３　大体积混凝土产生裂缝的主要原因　土产生的表面裂缝和贯通裂缝在不同程度上都属于　３．１水泥水化热　有害裂缝，对结构的耐久性影响很大，因此必须予以　水泥在水化过程中要释放出一定的热量，而大体　重视和严格控制。　积混凝土结构断面较厚，表面系数相对较小，所以水　泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝　土内部的水化热无法及时散发出去，以至于越积越　２大体积混凝土温度收缩应力的计算　大体积混凝土浇灌前，需要对结构进行必要的裂　高，使内外温差增大，产生温度应力和收缩应力。水　多发生在浇筑后的　缝控制定量计算，估量混凝土浇筑后可能产生的温度　化热产生的混凝土内部最高温度，收缩应力是否大于混凝土的抗拉强度ｆｔｋ。以便在施　最初３～５天，以后逐渐降低，这与混凝土单位体积中　工期间采取有效的技术措施，来预防温度收缩裂缝。　水泥用量和水泥品种有关。结构裂缝主要是由降温　维普资讯 http://www.cqvip.com

７２　李建江：浅谈大体积混凝土施工的裂缝控制措施　第１期　和收缩引起的，前者引起外约束，是导致贯通裂缝的　①全面分层：即在第一层全面浇筑完毕后，再回　主要原因；后者引起自约束，主要引起表面裂缝。因　头浇筑第二层，此时应保证第一层混凝土还未初凝，　此在降温阶段，如果温差较大，则早期出现裂缝的可　以避免形成内部冷缝，如此逐层连续浇筑，直至完工　能性较大。　为止。施工时从短边开始，沿长边推进比较合适。必　要时可分成两段，从中间向两端或从两端向中间同时　②分段分层：混凝土浇筑时，先从底层开始，浇　３．２外界气温变化　　大体积混凝土在施工阶段，它的浇筑温度随着外　进行浇筑。界气温变化而变化。特别是气温骤降，会大大增加内　外层混凝土温差，这对大体积混凝土是极为不利的。　筑至一定距离后浇筑第二层，待一层混凝土还未初凝　温度应力是由于温差引起温度变形造成的，温差愈　依次分层浇筑，如此依次向前浇筑其他各层。这种方　大，温度应力也愈大。同时，在高温条件下，大体积混　案适用于单位时间内要求供应的混凝土较少，结构物　　凝土不易散热，混凝土内部的最高温度一般可达６０　厚度不太大而面积或长度较大的工程。—６５ｃＩ＝，并且有较长的延续时间。因此，应采取温度　③斜面分层：要求斜面的坡度不大于１／３，适用　于结构的长度大大超过厚度３倍的情况。混凝土从　浇筑层下端开始，逐渐上移。混凝土的振捣也要适应　３．３混凝土的收缩　混凝土中约２０％的水分是水泥硬化所必须的。　斜面分层浇筑工艺，一般在每个斜面层的上、下各布　而约８０％的水分要蒸发。多余水分的蒸发会引起混　置一道振动器。上面的一道布置在混凝土卸料处，保　控制措施，防止混凝土内外温差引起的温度应力。　凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水　证上部混凝土的捣实。下面一道振动器布置在近坡　确保下部混凝土密实。随着混凝土浇筑的向前　蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后，再处于水　脚处，震动器也相应跟上，分层浇筑时层间相距时间　饱和状态，还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。　推进，　干湿交替会引起混凝土体积的交替变化，在混凝土内　不能太长，否则会产生冷缝。部产生很大的收缩应力，导致混凝土的裂缝。影响混　（２）大体积混凝土的振捣可采用二次振捣的方　凝土收缩，主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和　法，大量现场试验证明，二次振捣方法是避免混凝土　裂缝的一项技术措施。能提高混凝土与钢筋的握裹　掺合料的品种以及施工工艺、养护条件等。　力，防止因混凝土沉落而出现的裂缝，增加混凝土的　４大体积混凝土温度裂缝的防治技术　措施　４．１　优化混凝土的配合比设计　密实度，使混凝土的抗压强度提高１０％一２０％，从而　可提高混凝土的抗裂性。同时，对混凝土的表面处理　必须进行二次摸面工作，在初凝前用铁滚筒碾压数　遍，再用木拉板打磨压实，避免表面收缩裂缝。　（３）后浇带的设置：后浇带是为在现浇混凝土结　构施工过程中，克服由于温度、收缩而可能产生有害　（１）降低水泥水化热，选用低水化热的水泥，减少　单位水泥用量；　宜采用中砂；　（２）粗骨料宜采用粒径较大且连续级配，细骨料　裂缝而设置的临时施工缝。该缝须根据设计要求保　留一段时间后再浇筑，将整个结构连成整体。若设计　过４０　ｍ时，宜在中部设置后浇带，缝宽一般为８００一　（３）外加剂宜采用缓凝剂、减水剂；掺合料宜采用　无要求时，一般至少保留２８ｄ以上。对于基础长度超　粉煤灰、矿渣粉等；　（４）大体积混凝土在保证混凝土强度及坍落度要　ｌ０Ｏ０　ｍｍ。　求的前提下，应提高掺合料及骨料的含量，可掺加总　４．３加强大体积混凝土养护时的温度控制　量不超过２０％的大石块，以降低单方混凝土的水泥　养护是大体积混凝土施工中一项十分关键的工　用量。　作，养护主要是保持适宜的温度和湿度，以便控制混　凝土内表温差，促进混凝土强度的正常发展，防止混　４．２优化大体积混凝土的浇筑与振捣方法　（１）大体积混凝土的浇筑方案应考虑整体性要　凝土裂缝的产生和发展。根据工程的具体情况以及　求，结构大小、钢筋疏密、预埋管道和地脚螺栓的留　水泥品种、外掺剂用量，应尽可能多养护一段时间，同　设、混凝土供应情况等因素的影响，常采用以下几种　时预防天气骤冷影响，以控制内表温差过大，防止混　方法：　凝土早期和中期裂缝。另外，采取人工温度动态控制　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００７年　有色金属　７３　措施，使混凝土内部温度缓慢增长，防止因温差值过　箱，使混凝土内部降温完全处于受控状态，减少混凝　大引起开裂。由上述的温度收缩应力公式中的参数　土内外温差过大，确保混凝土的温度应力始终小于抗　可知，控制混凝土内外的升温差值和降温差值是重中　裂强度。　之重。混凝土养护阶段的温度控制应满足以下几点：　（１）混凝土的中心温度与表面温度之间、混凝土　５结束语　表面温度与室外最低气温之间的差值均应小于　２５—３Ｏ℃。　大体积混凝土施工的裂缝控制直接关系到混凝　混凝土结构开裂的原因以及掌握应对此类问题所采　２Ｏ℃；当结构混凝土具有足够的抗裂能力时，不大于　土结构的安全性和使用性，若不能很好的了解大体积　（２）混凝土拆模时，混凝土的温差不超过２Ｏ℃。　取的相应施工措施，那么在实际施工当中就很难保证　其温差应包括表面温度、中心温度和外界气温之间的　施工质量。因此在施工过程中应着重从控制混凝土　温差。应加强温度监测与管理，实行动态控制温差，　内部升温、延缓降温速率、减少混凝土收缩、消灭混凝　及时养护、覆盖。　土冷缝、优化施工方案、提高混凝土抗拉强度、加强养　（３）采用内部降温法来降低混凝土内外温差。即　护等多方面的技术措施，对控制大体积混凝土的裂缝　在混凝土内部预埋水管，通人冷却水，降低混凝土内　是非常重要的。　部最高温度，冷却在混凝土刚浇筑完时就开始进行，　可有效地控制因混凝土内外温差大而引起的开裂。　参考文献　（１］混凝土结构设计规范（ＧＢＳ００１０—２１３Ｏ２）．中国建筑工业　（４）保温法是在结构外露的混凝土表面以及模板　２１３０２．４．　外侧覆盖保温材料（如草袋、锯木、湿砂等），在缓慢　出版社，的散热过程中，使混凝土获得必要的抗裂强度的同　时，始终保持混凝土降温时的内外温差值均小于　２Ｏ℃。　［２］孙加保．高层建筑施工．化学工业出版社，２Ｏ０５．２．　【３］江正荣，朱国梁．简明施工计算手册．中国建筑工业出版　社，１９９２．７．　［４］韩素芳，耿维恕等．钢筋混凝土结构裂缝控制指南．化学　收稿：２００６一ｌｌ一２４　（５）采用外蓄内散综合养护措施。外蓄是在混凝　工业出胚触，２ＯＯ４．４．　土表面覆盖二层塑料薄膜和草袋以保温保湿；内散是　在混凝土内部设置冷却水管，在现场配置循环调温水　（上接７０页）　价值管理研究不仅仅针对业主的需求，还应在施工的过　生产活动阶段，这一阶段投资最多，所需资源也最多，在　程中充分实现其他利益相关者的价值需求，特别是关键　这一阶段，节约的潜力是巨大的。价值管理的一些方法　利益相关者的利益要得到充分保障和体现。　（４）有利于推进施工企业技术进步，提高企业整体　沿袭自价值工程，考虑功能和成本合理匹配，从而取得　素质。施工过程中采用新结构、新材料、新工艺和新技　显著的经济效益。　采用先进的施工方法和技术组织措施，客观上起到　（２）有利于质量、成本、进度三个目标管理的实现。　术，提高企业技术水平的作用。　工期长、浪费大、质量差、造价高一直是困扰许多工程项　了促进企业改善生产条件，提倡突破、创新、求实　目特别是建筑业的老大难问题。价值管理中运用价值　通过在项目管理中应用价值工程，激发企业的创造热情，促进企业奋发向上，积极　工程的方法可以弥补这些方法的不足，它从工程项目的　的精神，从而焕发企业的勃勃生机。　功能分析人手来研究工程项目的功能和成本的合理匹　向先进水平看齐，目前，我国对价值管理在施工项目阶段的应用尚未　配，强调的是项目功能的提高与工程项目成本降低的有　理论研究和实际应用的案例都较少，　机结合。特别是近年来提倡可持续发展和循环经济，工　引起足够的重视，探讨项目价值管理在施工阶段应用的可行性和重　程项目对环境的影响，对资源的使用情况愈加得到重　因此，对推动价值管理在我国建设工程项目工作中具有　视。因此价值管理是解决工期长、浪费大、质量差、造价　要性，重要的推动作用。　高、污染严重的好办法。　（３）可以进一步分析项目利益相关者的价值需求。　收稿：２００６—１１—２６