浅谈大体积混凝土的施工及裂缝预防
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摘 要：现代建筑中常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。它的主要特点就是体积大，一般实体最小断面尺寸大于或等于1m，混凝土体积大于5m³，它的表面系数较小。在早期混凝土凝结过程中，水泥水化热比较集中，内部升温比较快，内外温差大，会使混凝土产生裂缝，影响结构安全和正常使用。所以必须从根本上分析，采取相应的技术措施，来保证大体积混凝土的施工质量。
关键词：大体积混凝土温差裂缝 毛石 保温养护
一、 大体积混凝土的施工特点及裂缝产生的原因分析
大体积混凝土结构厚度大，体积大，钢筋密集，混凝土浇筑量大，结构整体性要求高，一般不允许留置施工缝，要求整体浇筑。
由于大体积混凝土结构断面较厚，表面系数较小，混凝土在凝结过程中水泥水化释放的热量聚集在结构内部不易散发出去，以致于混凝土内部温度越积越高，混凝土内外温差也就越大。大体积混凝土在施工阶段，它的浇筑温度随外界气温变化而变化，特别是气温骤降，会大大增加内外层混凝土的温差，这对大体积混凝土结构极为不利。混凝土内外温差引起温度变形产生的温度应力，是造成混凝土裂缝的原因之一。温差愈大，温度应力也愈大。应采取温度控制措施，防止混凝土内外温差引起温度应力增大。混凝土中约有80%的水分要蒸发掉，由于多余水分的蒸发会引起混凝土的收缩，产生收缩裂缝，这对于混凝土是很不利的。
混凝土裂缝分为贯穿裂缝、深层裂缝和表面裂缝三种。表面裂缝一般危害性较小，深度裂缝部分切断了结构断面，有一定的危害，而贯穿裂缝是由于混凝土表面裂缝发展成深度裂缝，最终形成贯穿裂缝，它切断了混凝土结构的断面，可能破坏混凝土结构的整体性和稳定性，其危害是比较严重的。
二、 大体积混凝土施工及裂缝预防
以上分析了大体积混凝土施工的特点及裂缝产生的原因，现从大体积混凝土的配制、温控措施、浇筑、养护等方面来简要阐述大体积混凝土的施工方案
（一）、大体积混凝土的配制
1、大体积混凝土的配制，在保证混凝土强度的前提下，应尽量减少水泥的用量，选用水化热低，凝结时间长的水泥。优先选用中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等；
2、粗骨料宜采用连续级配，细骨料采用中砂；
3、外加剂宜采用缓凝剂、高效减水剂，掺合料宜采用粉煤灰、矿渣粉等;
4、在保证混凝土强度及坍落度要求的前提下，应提高骨料和掺合料的用量，以减少单方混凝土的水泥用量。
（二）、控制大体积混凝土浇筑温度的措施
混凝土的浇筑温度是指混凝土出罐后，经运输、振捣后的温度。要降低混凝土的浇筑温度首先应从控制混凝土的出机温度入手，其目的是降低大体积混凝土的总温升值和减少结构温差。降低混凝土的出机温度，优选降低混凝土用骨料及搅拌用水的温度。夏季气温较高，粗细骨料应避免在太阳下暴晒，采用遮阳网等对粗细骨料进行遮盖，必要时在使用前用地下水对骨料进行淋水降温。混凝土搅拌用水优先采用地下水，必要时可在混凝土搅拌用水中加入碎冰渣进行降温。在控制混凝土浇筑温度方面，通过计算混凝土工程量，做到合理安排施工流程和机械配置。大体积混凝土由于浇筑量大，因此在拌制时尽可能集中拌制或采用商品混凝土，用混凝土运输车运到施工现场，采用混凝土输送泵泵送。夏季运输混凝土，混凝土罐应进行包裹保温，采用混凝土输送泵进行浇筑时，对处于日照中的泵管，要进行遮盖或包裹。调整混凝土的浇筑时间，以夜间浇筑为主，尽量避开白天高温时段，必要时，可搭设遮阳网对浇筑的混凝土进行遮盖，以免暴晒混凝土而影响质量。
（三）、在大体积混凝土中掺加毛石以吸收混凝土热量、节约混凝土
在浇筑大体积混凝土时，可以掺加适量毛石，以吸收混凝土产生的热量，并节约部分混凝土材料。但应控制比例，一般宜控制在20%~30%。
1、 施工准备：毛石应选用坚实、为风化、无裂缝、洁净的石料，强度等级不低于MU20（实际掺用所选用的石料应与大体积混凝土强度相匹配）；毛石尺寸应不大于所浇筑部位最小宽度1/3，且不得大于30cm。表面如有污泥、水锈，应用水冲洗干净。夏季浇筑混凝土使用前，应对毛石进行覆盖，避免在太阳下暴晒，必要时在使用前可用地下水对毛石进行淋水降温。
2、 施工方法：浇筑大体积混凝土时，应先铺一层15cm~20cm混凝土打底（混凝土必须完全包裹底部钢筋），再铺上毛石。毛石插入混凝土一半后，再浇灌混凝土，填满所有的空隙，用插入式振动器振捣密实。再逐层铺砌毛石和浇筑、振捣混凝土，直至混凝土顶面。保持毛石顶部、边缘至少有15cm厚的混凝土覆盖层。所掺加毛石的数量应控制不超过混凝土体积的30%。
3、 毛石铺放应均匀排列，使大面朝下，小面向上，毛石间距一般不小于10cm。对于有预留孔、预埋螺栓、锚件的部位，应适当增大毛石间距或不铺设毛石，以满足预留孔、预埋件的设置、锚固。
（四）、大体积混凝土的浇筑
大体积混凝土的浇筑，应根据整体连续浇筑的要求，结合结构实际尺寸的大小，钢筋的疏密、混凝土的供应条件等具体情况，分别选用不同的浇筑方案，以保证混凝土结构的整体性。
常用大体积混凝土浇筑方案有以下三种：
1、 全面分层。即将整个混凝土浇筑层分为数层浇筑，在已经浇筑的下层混凝土尚未凝结时，即开始浇筑第二层，如此逐层进行，直至浇筑完毕。这种浇筑方案一般适用于结构平面尺寸不大的工程，施工时宜从短边开始，沿长边方向进行。
2、 分段分层。即将基础划分几个施工段，施工时从底层一端开始浇筑混凝土，进行到一段距离后就回头浇筑该区段的第二层混凝土，如此依次向前浇筑其他各段（层）。这种浇筑方案适用于厚度较薄而面积或长度较大的结构。
3、 斜面分层。即混凝土浇筑时，不再水平分层，由底一次浇筑到结构面。这种浇筑方案适用于长度大大超过厚度的结构，也是大体积混凝土底板浇筑时应用较多的一种方案。
无论采用哪一种浇筑方案，都必须保证混凝土振捣密实。在混凝土浇筑完成以后，应在混凝土初凝以后、终凝以前，进行二次振捣或表明抹压，排除表明积水和浮浆，消除最先出现的表面裂缝。及时在混凝土表明覆盖一层塑料薄膜，防止混凝土表面水分蒸发过快产生收缩裂缝，同时也有利于混凝土的保湿养护。
（五）、大体积混凝土的养护与温控措施
1、大体积混凝土浇筑完成后，应及时采取覆盖保温保湿。其目的就是保持混凝土有适宜的温度和湿度，以便控制混凝土内外温差，促进混凝土度的正常发展及防止混凝土裂缝的产生和发展。大体积混凝土应保证其缓慢降温，如果混凝土表面降温过速，会导致混凝土内外温差大，产生温度裂缝，因此，降温速率的快慢将直接关系到大体积混凝土内部拉应力的发展。理论上混凝土的降温速率要求温差应力必须小于同一时间内的混凝土抗拉极限强度，应采用≤1~1.5℃。根据工程实际经验，混凝土的中心温度与表面温度之间、混凝土表面温度与室外最低气温之间的差值均应小于20℃，当结构混凝土具有足够的抗裂能力时，应不大于25~30℃。
2、根据经验，大体积混凝土的温差变化在混凝土浇筑后72h内波动最大，因此在这段时间施工现场值班人员应不间断对温度进行测量，测试频率为每两小时一次，测试时要求记录混凝土入模温度、每次测温时间、各测点温度值、各部位保温材料的覆盖和除去时间、浇水养护或恢复保温时间、异常情况（如雨、风等）发生的时间。
3、混凝土的养护时间。对采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土，养护时间不得少于7d;对于掺用缓凝型外加剂和有抗渗要求的混凝土，不得小于14d。
三、 结论
大体积混凝土施工，需要在混凝土的材料选择、配制、搅拌、浇筑、养护、测温等方面采取必要措施，预防混凝土温度、收缩等裂缝的产生，保证混凝土的整体和稳定性，确保混凝土的质量。在大体积混凝土中掺加一定数量的毛石，可以吸收混凝土中水泥水化热，有效减少混凝土内外温差引起的温度裂缝。同时，可以减少混凝土用量，节约水泥等材料的用量、节约能源、节约社会资源，有很好的社会经济效益。
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