大体积混凝土开裂的主要控制措施

大体积混凝土开裂的主要控制措施
孔德旭
摘要：伴随着大体积混凝土的广泛应用，大体积混凝土结构裂缝的危害性越来越引起工程设计和施工人员的关注，本文对此进行了探讨。
关键词：大体积混凝土；裂缝；温度
一、前言
大体积混凝土指的是最小断面尺寸大于lm以上，施工时必须采取相应的技术措施妥善处理水化热引起的混凝土内外温度差，合理解决温度应力并控制裂缝开展的混凝土结构。其施工特点是:整体性要求比较高，要求连续浇筑;结构的体量较大，浇筑混凝土后形成较大的内外温差和温度应力。大体积混凝土工程结构较厚，体形较大、钢筋较密，混凝土数量较多，施工条件较为复杂，施工技术要求高，必须同时满足强度、刚度、整体性和耐久性要求，另外，还存在如何控制和防止温度应力，变形裂缝产生等问题。随着大体积混凝土施工技术不断地提高，高质量的施工技术也成为社会发展的必然要求。
二、大体积混凝土开裂的主要控制措施
1、合理选择原材料，优化硅配合比
优化混凝土配合比的目的是使混凝土具有过大的抗裂能力，具体说来，就是要求混凝土的绝热温升较小、抗拉强度较大、极限拉伸变形能力较大、热强比较小、线胀系数较小，自生体积变形最好是微膨胀，至少是低收缩。（1）选择水泥。内部混凝土主要考虑抗裂性能好、兼顾低热和高强两方面的要求，一般采用低热矿渣水泥，中热硅酸盐水泥或硅酸水泥掺入一定量的粉煤灰。至于外部混凝土，除了抗裂性能外，还要求抗冻融性、耐磨性、抗蚀性、强度较高及干缩较小，因此一般采用较高标号的中热硅酸盐水泥。当环境水具有硫酸盐侵蚀性时，应采用抗硫酸盐水泥。（2）掺用混合材料。掺用混合材的目的在于降低混凝土的绝热温升、提高混凝土抗裂能力。混合材包括矿渣、粉煤灰、烧粘土等。目前粉煤灰采用较多。（3）掺用外加剂。外加剂有减水剂、引气剂、缓凝剂、早强剂等多种类型。减水剂是最常用、最重要的外加剂，它具有减水和增塑作用，在保持混凝土坍落度及强度不变的条件下，可以减少用水量，节约水泥、降低绝热温升。引气剂的作用是在混凝土中产生大量微小气泡以提高混凝土的抗冻融耐久性。缓凝剂用于夏季施工，早强剂则用于冬季施工。（4）优化混凝土配合比。在保证混凝土强度及流动度条件下，尽量节省水泥，降低混凝土绝热温升。
2、选择合理的结构形式
根据大体积混凝土工程施工特点，大体积混凝土基础工程设计除应满足设计规范及生产工艺的要求外，尚应符合下列要求:（1）基础混凝土宜选用中低强度混凝土，强度等级宜在C20~C25的范围内选用。（2）基础的配筋除应满足基础承载力及构造要求外，还应结合大体积混凝土的施工方法(整体浇筑或分层浇筑、泵送混凝土或非泵送混凝土浇筑等)增配承受因水泥水化热引起的温度应力及控制温度裂缝开展的钢筋，以构造钢筋控制裂缝。因为合理配筋可以提高混凝土的极限拉伸值，而且当钢筋的直径较细，间距较密时，对提高混凝土的抗裂效果较好。（3）基础设置与岩石类地基时，宜在混凝土垫层上设置滑动层，滑动层构造可采用一毡二油，在夏季施工时也可采用一毡二油。（4）大体积混凝土施工中允许设置水平施工缝，水平施工缝的设置应根据混凝土浇筑过程中温度裂缝控制的要求，混凝土浇筑能力和方便结构钢筋的绑扎等因素确定。
3、合理布置浇筑方案
对于结构尺寸不太大的混凝土构件可采用分层连续浇筑法，从短边开始沿长边方向进行。对于厚度不大而面积较大的构件，宜采用分层分段踏步式推进的斜面浇筑方法，而对于长度大大超过厚度的混凝土构件，一般采用斜面分层法，混凝土浇筑顺序应保证新浇筑的混凝土不出现冷缝，采用薄层浇筑，层间结合按施工缝处理，并要控制好层间间歇时间，间歇时间过长，已浇筑混凝土的弹性模量增长得过高，约束会过大以致在新老混凝土结合面产生裂缝，间歇时间过短，已浇筑的混凝土还处于升温阶段，表面温度较高时就已被覆盖，不利于散热，同时也加快新浇筑混凝土的温升，相互影响就有可能超过允许的最高温升，加大了混凝土产生裂缝的可能性，因此适当的覆盖时间应选择在已浇筑混凝土温度已降到一定值，即新浇筑混凝土温升倒加到已浇筑混凝土中后，已浇筑混凝土温度回升值不大于元混凝土最高温度。
4、提高混凝土施工质量。
在施工前期，一定要重视混凝土温度控制方面的准备工作，如制冷厂、制冰机的安装调试，冷却水管及保温材料的准备等等。施工过程中，为了防止裂缝，除了严格控制混凝土温度外，还需要加强施工管理、提高混凝土施工质量。显然，在一个混凝土浇筑块中，混凝土的强度不是均匀的，裂缝总是从强度最低的薄弱处开始。当混凝土质量控制不严、混凝土强度离差系数大时，裂缝就多。从全国范围来看也是如此，混凝土施工质量较好的工程，裂缝就少，反之，裂缝就多。因此，为了防止裂缝，一定要加强施工管理，提高混凝土施工质量。薄层、短间歇、均匀上升。在混凝土浇筑进度安排上，尽量做到薄层、短间歇、均匀上升，避免突击浇筑一块混凝土，然后长期停歇;避免相邻坝块之间过大的高差及侧面的长期暴露;尤应避免“薄块、长间歇”，即在基岩或老混凝土上浇筑一薄块而后长期停歇，经验表明，这种情况极易产生裂缝。尽量利用低温季节浇筑基础部分混凝土。
三、结语
总之，大体积混凝土施工问题十分复杂，涉及到岩土、结构、建筑材料、施工、环境等多专业、多学科，很多工程实践中的问题只能依靠经验，还缺乏理论依据，因概念模糊或顾此失被而导致工程事故的也屡见不鲜。如何系统地有针对性地从材料、设计和施工提出有效裂缝控制的方案，这还需要我们今后不懈的探究和摸索。
参考文献：
1、宁仁歧.混凝土结构工程施工与验收手册[M].北京:中国建筑工业出版社，2007.
2、杨嗣信.混凝土工程现场施工实用手册[M],北京:人民交通出版社，2006
3、杜荣军，混凝土工程模板与支架技术，北京:机械工业出版社，2006