大体积混凝土毕业论文（精选7篇）
现代科技学院本科毕业论文
题 目：大体积混凝土结构裂缝控制与研究
学 部： 工程技术学部
学生姓名： 王宗盛 专 业：
土木工程
班级学号： 20*** 指导教师姓名： 刘京红 王印
指导教师职称： 教授 副教授
2015 年 5月 20日
大体积混凝土结构裂缝控制研究
土木工程1001班 李军辉 指导教师：刘京红 王印
摘要：随着我国经济的发展，工程建设规模也越来越大型化、复杂化。这使得工业与民用建筑中的大体积混凝土温度裂缝问题日益突出并成为具有相当普遍性的问题。大体积混凝土温度裂缝问题十分复杂，它涉及到和工程结构相关的方方面面。对大体积混凝土基础的温度裂缝控制更是涉及到岩土、结构、建筑材料、施工、环境等多专业、多学科。大体积混凝土在硬化过程释放的水化热会产生较大的温度变化，由此产生的温度应力是导致混凝土出现裂缝的主要因素，从而影响结构的整体性、防水性和耐久性，并成为结构的隐患。因此，大体积混凝土在施工中必须考虑裂缝控制。总结分析了大体积混凝土温度裂缝产生的原因以及控制措施，根据具体情况把这些措施灵活应用于具体大体积的基础工程施工，在施工中对材料选择、配合比、外加剂、施工布置、浇筑工艺、养护等几个环节采取了严格的控制措施，并同时对基础典型位置的内外温度差进行了监测。针对基础工程所采取的温控措施和监测结果，为同类工程的施工提供了参考，也为进一步的理论研究提供了依据。
关键词：
大体积混凝土；裂缝控制；水化热；温度应力
Research on Control to Cracks of Massive Concrete Structure
Abstract :With economic development of China, the scale of construction works is become more and more large and complicated.This makes the temperature cracks of massive concrete structure in industrial buildings become increasingly prominent with a universal problem.The problem of temperature cracks of Massive concrete is very complicated.It involves all aspects of the engineering structure.The control to massive concrete foundation temperature cracks is more related to rock, structure, building materials, construction, environmental, and other multi-disciplinary.The heat of hydration is released in the hardening process of massive concrete will cause a greater temperature changes.The resulting temperature stress is the main factors to cause concrete cracks, then it affect integrity, waterproof and durability of the structure, and it become a hidden danger of structure.Cracks control must be considered during the construction of massive concrete structure.The mechanism and control measures of temperature cracks of massive concrete foundation in this paper are analyzed.According to circumstances, these measures are applied in construction of the specific massive concrete foundation.Strict control measures are taken during the construction in the choice of materials, mix, additives, construction layout, pouring technology, conservation and other links, at the same time, temperature difference between the internal and external of the foundation in the typical locations are monitored.The monitoring results show that the temperature differences are all reasonable, cracks are avoided.In addition, control measures of temperature cracks are taken that are reasonable and effective.The temperature control measures and monitoring results not only provides a convenient for the similar construction projects, but also provides reference data for further theoretical research.Keywords: massive concrete;cracks control;hydration heat;temperature stress
目录
第 1 章
绪
论................................................................................................1
1.1 课题的背景与实际意义.........................................................................1
1.1.1 大体积混凝土的定义................................................................1 1.1.2 大体积混凝土在工程上的应用................................................1 1.2 国内外研究现状.....................................................................................2
1.2.1 国内情况......................................................................................2 1.2.2 国外情况......................................................................................2 1.3 本文研究的内容和研究方法.................................................................2
1.3.1 研究的内容..................................................................................2 1.3.2 研究的方法..................................................................................3
第 2 章 大体积混凝土裂缝产生的原因分析及预测........................................4
2.1 裂缝的种类.............................................................................................4
2.1.1 微观裂缝......................................................................................4 2.1.2 宏观裂缝......................................................................................4 2.2 大体积混凝土裂缝产生的原因分析.....................................................4
2.2.1 水化热的影响..............................................................................5 2.2.2 内外约束的影响..........................................................................5 2.2.3 外界气温变化的影响..................................................................5 2.2.4 混凝土的收缩变形影响..............................................................5
第 3 章 大体积混凝土裂缝控制措施................................................................6
3.1 大体积混凝土裂缝控制措施.................................................................6
3.1.1 设计措施......................................................................................7 3.1.2 材料控制措施..............................................................................7 3.1.3 施工措施......................................................................................8 3.1.4 监测措施....................................................................................9 3.2 混凝土结构裂缝处理.........................................................................10 参考文献..............................................................................................................1
1第 1 章
绪
论
1.1 课题的背景与实际意义
许多混凝土结构建筑物在建设工程中和使用工程中出现了不同程度、不同形式的裂缝，这是一个相当普遍的现象。它是长期困扰着建筑工程技术人员的技术难题。近代科学关于混凝土强度的细观研究以及大量工程实践所提供的经验都说明，结构物的裂缝是不可避免的，裂缝是一种人们可以接受的材料特征，如对建筑物抗裂要求过严, 必将付出巨大的经济代价； 科学的要求应是将其有害程度控制在允许范围内。这些关于裂缝的预测、预防和处理工作，统称之为“建筑物的裂缝控制”，这方面的科学研究工作是有重要的现实意义和技术经济意义，大体积混凝土结构裂缝主要是由于变形作用引起的。
1.1.1 大体积混凝土的定义
对于大体积混凝土的定义，美国混凝土学会有过这样的规定：“任何就地浇筑的大体积混凝土，其体积之大，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，以最大限度地减少开裂。”[1]日本建筑学会标准的定义是：“结构断面的最小尺寸在 800mm以上，同时水化热引起的混凝土内最高温度与外界气温之差预计超过 25℃的混凝土，称之为大体积混凝土。”[2]我国工程界认为当混凝土结构断面尺寸大于 1m 时，就称之为大体积混凝土。[3]文献指出：在工业与民用建筑结构中，一般现浇的连续墙结构、地下构筑物及设备基础等是容易由温度收缩应力引起裂缝的结构，通称为“大体积混凝土结构”。
从国内外对大体积混凝土的定义来看，大体积混凝土在几何尺寸上较大，同时考虑了水泥水化热引起的体积变化与裂缝问题。
1.1.2 大体积混凝土在工程上的应用
在水利工程中，大体积混凝土主要用于混凝土大坝的浇筑，如三峡大坝混凝土的浇筑，其混凝土浇筑规模之大举世瞩目；在桥梁工程中，主要用于桥墩的大体积混凝土浇筑；在工业与民用建筑结构中，大型设备基础、高层建筑箱形基础底板、筏式基础底板、连续墙以及地下隧道都属于大体积混凝土结构。随着经济实力的增强，我国高层或超高层建筑大量涌现，工程规模日趋扩大，结构形式也日趋复杂，大型工业与民用建筑中的一些基础，其体积达几千 m ³以上者屡见不鲜，而一些超高层的民用建筑的筏式基础混凝土的体积有的达 1 万 m 3以上，厚度达 2~4m，长度超过 100m。如上海金茂大厦大体积混凝土筏式基础，厚度达 4m，混凝土总量为 13500 m 3。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国内情况
我国对于混凝土开裂方面研究较多，而在建筑工程中，对于荷载作用下已硬化混凝土开裂方面有些成果外，随着大规模基本建设的进行，商品混凝土的应用所带来的新问题，国内对非荷载作用下混凝土开裂的研究主要集中在开裂的原因和控制措施上。
黄土元教授[4]从混凝土材料本身分析了早期混凝土开裂的原因，施工单位为了提高工期过渡地追求早强水泥，水泥生产厂商为了适应市场的需要也追求早强，甚至“超早强”。而对早强混凝土早期性能的研究相对不足。不少水泥的 3 天强度已超过国家标准很多，过高的早期强度容易产生早期裂缝。同时高早强容易引起混凝土后期性能的劣化。
1.2.2 国外情况
从国外有关规范及一些重大工程的实际设计看出，对待建筑结构变形作用引起的裂缝问题，客观上存在着两类学派：
第一类，设计规范规定得很灵活，没有验算裂缝的明确规定，设计方法留给设计人员自由处理。对伸缩缝和沉降缝的设置，没有严格规定，基本上按经验设置，有许多工程不留伸缩缝，不留沉降缝，基本上采取“裂了就堵，堵不住就排”的实际处理手法。一些有关的裂缝计算则只作为参考资料而不作为规定。
第二类，设计规范有明确规定，对于荷载裂缝有计算公式并有严格的允许宽度限制。对于变形引起的裂缝没有计算规定，只要按规范每隔一定距离留一条伸缩缝，荷载差别大，留沉降缝就认为问题不复存在了，即留缝就不裂的设计原则。
有关温度对混凝土结构变形的影响，各国也有相应的规定。对于大体积混凝土的浇筑温度，美国规定不超过 32℃；日本土木工程学会施工规范规定不超过 30℃，日本建筑学会规范规定不超过 35℃。前苏联规范规定：浇筑表面系数大于 3 的结构时，混凝土从搅拌站运出时的温度不超过 30~35℃;原西德规范规定：新拌混凝土卸车时的温度不得超过 30℃。在我国，《水工混凝土结构工程施工及验收规范》（SDJ207-82）规定：大体积混凝土浇筑温度不宜超过 28℃；而在《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）中仅规定：“基础大体积混凝土连续浇筑时，应实测内部温差”，但并无具体控制值。
1.3 本文研究的内容和研究方法
1.3.1 研究的内容
1).结合工程实践研究大体积混凝土裂缝产生的原因
大体积混凝土施工过程中，由于混凝土中水泥的水化作用是放热反应，大体积混凝土自身又具有一定的保温性能，因此其内部温升幅度较其表面的温升幅度要大得多，而在混凝土升温峰值过后的降温过程中，内部降温速度又比其表层慢得多，在这些过程中，混凝土各部分的热胀冷缩（称为温度变形）及由于其相互
约束及外界约束的作用而在混凝土内部产生的应力（称为温度应力），是相当复杂的。一旦温度应力超过混凝土所承受的拉力极限值时，混凝土就会出现裂缝。这是混凝土浇筑后由于温升影响产生的第一种裂缝。
由于温升影响产生的第二种裂缝是收缩裂缝。这种裂缝产生在混凝土的降温阶段，即当混凝土降温时，由于逐渐散热而产生收缩，再加上混凝土硬化过程中，由于混凝土内部拌合水的水化和蒸发，以及胶质体的胶凝等作用，促使混凝土硬化时收缩。这两种收缩，在收缩时由于受到基底或结构本身的约束，会产生很大的收缩应力（拉应力），如果产生的收缩应力超过当时的混凝土抗拉强度，就会在混凝土中产生收缩裂缝，这种收缩裂缝有时会贯穿全断面，成为结构性裂缝，带来严重的危害。
2).研究大体积混凝土裂缝控制的技术措施
设计方面：采用留永久变形缝作法或设置后浇带；合理的平面和立面设计，避免截面的突变，从而减少约束应力：合理布置分布钢筋，尽量采用小直径、密间距，变截面处加强分布筋；避免用高强混凝土，尽可能选用中低强度混凝土，采用 60 天或 90 天强度；采用滑动层来减小基础的约束。
材料方面：科学地选用材料配比，用较低的水灰比、水和水泥用量；选用中热或低热的水泥品种；掺加外加剂；掺加粉煤灰减少水泥用量；严格控制砂石骨料的含泥量。
施工方面：用保温隔热法对大体积混凝土进行养护；控制水化热温升，混凝土中心与表面的最大温差不高于 25℃；控制降温速度；用草袋和塑料薄膜进行保温和保湿；用冷却水管来降低水化热，或使用微膨胀混凝土；采用分层浇筑或跳仓浇筑方法。
1.3.2 研究的方法
本文结合大庆石化高压聚乙烯装置防爆坝承台施工实践，采取相应的裂缝控制措施，监控大体积混凝土温度，分析温度曲线，研究分析了大体积混凝土温度裂缝的产生机理，分析裂缝的主要影响因素。从设计、原材料、配合比、外加剂、施工工艺等几方面研究大体积混凝土的温度应力、开裂原因和裂缝控制措施，验证裂缝控制措施的效果。
第 2 章 大体积混凝土裂缝产生的原因分析及预测
2.1 裂缝的种类
文献[6]指出，按混凝土的裂缝宽度不同，可将混凝土裂缝分为“微观裂缝”和“宏观裂缝”两种。
2.1.1 微观裂缝 世纪 60 年代以来，通过混凝土的现代试验研究设备（如各种实体显微镜、X 光照相设备等），可以证实在尚未承受荷载的混凝土结构中存在着肉眼看不见的微观裂缝。其宽度为 0.05 m m 以下。微观裂缝主要有粘结裂缝，水泥石裂缝和骨料裂缝三种。
2.1.2 宏观裂缝
混凝土中宽度不小于 0.05 m m 的裂缝是肉眼可见裂缝，亦称宏观裂缝。宏观裂缝是微观裂缝不断扩展的结果。
宏观裂缝又可分为表面裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝三种，见图2-1
2.2 大体积混凝土裂缝产生的原因分析
大体积混凝土施工阶段产生的温度裂缝，是其内部矛盾发展的结果。一方面是混凝土由于内外温差产生应力和应变，另一方面是结构的外约束和混凝土各质点的约束阻止了这种应变，一旦温度应力超过混凝土能承受的极限抗拉强度，就会产生不同程度的裂缝。
2.2.1 水化热的影响
水泥在水化反应过程中会产生大量的热量。这是大体积混凝土内部温升的主要热量来源。试验证明每克普通硅酸盐水泥放出的热量可达 500J。由于大体积混凝土截面厚度大，水化热聚集在结构内部不易散发，所以会引起混凝土结构内部急骤升温。在水利工程中一般为 15~25℃ [7]。而建筑工程中一般为 20~30℃，甚至更高。试验表明，水泥水化热在 1~3 天内放出的热量最多，大约占总热量的 50%左右，混凝土浇筑后的 3~5 天内，混凝土内部温度最高。
建筑结构混凝土强度等级日趋提高，但有许多结构不适当的选择了过高的强度等级。习惯上认为：“强度等级越高安全度越大，就高不就低，提高混凝土强度没坏处”。
2.2.2 内外约束的影响
各种混凝土结构在变形变化中，必然受到一定的约束，从而阻碍其自由变形，阻碍变形的因素称为约束条件。约束又分为内约束和外约束。
1).外约束
一个物体的变形受到其他物体的阻碍，一个结构的变形受到另一个结构的阻碍，这种结构与结构之间，物体与物体之间的相互牵制作用称作“外约束”。由于各种建筑结构所处的具体条件不同，便在结构之间产生不同程度的约束，按约束程度的大小，外约束又分为无约束（自由体）、弹性约束和全约束（嵌固体）三种。
2).内约束
一个物体或一个构件本身各质点之间的相互约束作用，称为“内约束”。沿着一个构件截面各点可能有不同的温度和收缩变形，引起连续介质各点间的内约束应力。结构物的裂缝中，非贯穿的表面裂缝占 60%~70%。其开裂原因主要是变形变化引起的自约束应力。当各种大体积混凝土厚度大于或等于 500ｍｍ时，就可能由于水化热的不均匀降温和不均匀收缩引起的显著的自约束应力，导致表面开裂。
2.2.3 外界气温变化的影响
大体积混凝土结构在施工阶段，外界气温的变化对防止大体积混凝土开裂有着重大影响。因为外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也愈高；而如果外界温度下降，又增加混凝土的降温幅度，特别是气温骤降，会大大增加外层混凝土与内部混凝土的温度梯度，因而会造成过渡的温度应力，易使大体积混凝土出现裂缝。
混凝土的内部温度是由水化热的绝热温升、浇筑温度和结构物的散热温度等各种温度的叠加之和组成，而温度应力则是由温差所引起的温度变形造成的；温差愈大，温度应力也愈大。同时，在高温条件下，大体积混凝土由于厚度大，不易散热。
2.2.4 混凝土的收缩变形影响
1).混凝土的收缩
大部分混凝土结构裂缝的原因是由于变形作用引起的，而变形作用包括温度、湿度及不均匀沉降等。在几种变形中，湿度变化引起的裂缝又占主要部分。混凝土重要组成部分是水泥和水，通过水泥和水的水化作用，形成胶凝材料，将松散的砂石骨料胶合成为人工石体——混凝土。
混凝土中含有大量空隙、粗孔、及毛细孔，这些空隙中存在水分，水分的活动影响到混凝土的一系列性质，特别是产生“湿度变形”的性质对裂缝控制有重要作用。混凝土中的水分有化学结合水、物理—化学结合水和物理力学结合水三种。
2).收缩的种类
①自生收缩
混凝土硬化过程中由于化学作用引起的收缩，是化学结合水与水泥的化合结果，也称为硬化收缩，这种收缩与外界湿度变化无关。
②塑性收缩
混凝土浇筑后 4~15 小时左右，水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发现象，引起失水收缩，是在初凝过程中发生的收缩，也称之为凝缩，此时骨料与胶合料之间也产生不均匀的沉缩变形，都发生在混凝土终凝之前，即塑性阶段，故称为塑性收缩。
③碳化收缩
大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形称为碳化收缩。
④干缩（失水收缩）
水泥石在干燥和水湿的环境中要产生干缩和湿涨现象，最大的收缩是发生在第一次干燥之后，收缩和膨胀变形是部分可逆的。
3)、收缩的影响因素
水泥用量越大，用水量越大，表现为水泥浆量越大，塌落度大，收缩越大，因此避免雨中浇筑混凝土，遇小雨，应采取防雨措施（特别是下料部位）并调整水灰比。
4)、混凝土的体积变形
混凝土在水泥水化过程中要产生一定的体积变形，成为“自由体积变形”。混凝土的收缩机理比较复杂，其主要原因，可能是内部空隙水蒸发变化时引起的毛细管引力。收缩在很大程度上是有可逆现象的。如果混凝土收缩后，再处于水饱和状态，还可以回复膨胀并几年达到原有的体积。干湿交替将引起混凝土体积的交替变化，这对混凝土是很不利的。
第 3 章 大体积混凝土裂缝控制措施
3.1 大体积混凝土裂缝控制措施
实践经验表明，现有大体积混凝土结构的裂缝，绝大多数是由温度裂缝原因而产生的。防止产生温度裂缝是大体积混凝土研究的重要课题，我国自 20 世纪 60 年代开始进行研究，目前已积累了很多成功的经验。工程上常用的防止混凝土裂缝的措施主要有：①采用中、低热的水泥品种；②对混凝土结构进行合理的分缝分块；③在满足强度和其它性能要求的前提下，尽量降低水泥用量；④掺加适宜的外加剂；⑤控制混凝土的出机温度和浇筑温度；⑥选择适宜的集料；⑦预
埋水管、通水冷却、降低混凝土的出机温度和浇筑温度；⑧采用表面保护、保温隔热措施，降低内外温差；⑨采取防止大体积混凝土裂缝的结构措施。
3.1.1 设计措施
1).设置后浇带
在现浇整体式钢筋混凝土结构中，只在施工期间保留的临时性施工缝，称为“后浇带”。该“后浇带”根据具体条件，保留一定时间后，在进行填充封闭，后浇成连续整体的无伸缩缝结构。因为这种缝只在施工期间存在，所以是一种特殊的施工缝。但是，又因为它的目的是取消结构中的永久性变形缝，与结构的温度收缩应力和差异沉降有关，所以它又是一种设计中的伸缩缝和沉降缝，一种临时性的变形缝。它既是施工措施，又是设计手段。
2).合理配置钢筋
在常温和允许应力状态下，钢筋的性能是比较稳定的，其与混凝土的热膨胀系数相差不大。
3).设置滑动层
为了减小混凝土由于边界存在约束而产生温度应力，在与外约束的接触面上全部设置滑动层，则结构计算长度可折减约一半。
4).避免应力集中
在结构的孔洞周围，变断面转角部位，转交处等，由于温度变化和混凝土收缩，会产生应力集中而导致混凝土裂缝。为此，可在空洞四周增配斜向钢筋、钢筋网片；在变断面处避免断面突变，可作局部处理使断面逐渐过渡，同时增配一定量的抗裂钢筋，这对防止裂缝产生是有很大作用的。
5).设置缓冲层
设置缓冲层，即在高低底板交接处、底板地梁处等，用 30~50mm 厚的聚苯乙烯泡沫塑料作垂直隔离，以缓冲基础收缩时的侧向压力。
6).设置应力缓和沟
3.1.2 材料控制措施
1).水泥品种选择和用量控制
大体积混凝土结构引起裂缝的主要原因是：混凝土的导热性能较差，水泥水化热的大量积聚，使混凝土出现早期温升和后期温降现象。因此，控制水泥水化热引起的温升，即减少混凝土内外温差，对降低温度应力，防止产生温度裂缝将起到十分重要的作用。
2).掺加外加料
大体积混凝土一般体积都较大，其主要特征：结构厚、混凝土量大，水泥水化热使结构产生温升和收缩变形，因此混凝土裂缝控制是一个十分关键的技术。为了保证混凝土的整体性，密实性和耐久性不受影响，在大体积混凝土中掺入外加剂和外掺料，充分利用它们各自的优点，相互补充并采取科学的施工工艺及合理的混凝土养护措施来控制裂缝，防止渗漏，从而保证大体积混凝土的施工质量。混凝土中常用的外加料主要是外加剂和掺合料。
3).集料的选择
大体积混凝土所需的强度并不是很高的，所以组成混凝土的砂石料比高强
混凝土要高，约占混凝土总质量的 85%左右，正确选用砂石料对保证混凝土质量、节约水泥用量、降低水化热量、降低工程成本是非常重要的。集料的选用应根据就地取材的原则，首先 考虑成本较低、质量优良、满足要求的天然砂石料。3.1.3 施工措施
1).控制混凝土出机温度和浇筑温度
为了降低大体积混凝土的总温升，减少结构物的内外温差，控制混凝土出机温度和浇筑温度同样非常重要。
① 控制混凝土的出机温度
根据搅拌前混凝土原材料总的热量与搅拌后混凝土总的热量相等的原理，可用下公式计算
T0=[(CS+CWQS)WSTS+(Cg+CwQg)WgTg+CcWcTc+Cw(WwQsWc-QgWs)Tw]/(CsWs+CgWg+CwWw+CcWc)
(3-1)
式中
CS，Cg，Cc，Cw—分别为砂、石、水泥、和水的比热，J/Kg·℃；
Ws，Wg，Wc，Ww—分别为每 m3砂、石、水泥、和水的用量，Kg；
TS，Tg，Tc，Tw—分别为砂、石、水泥、和水的拌合温度，℃；
QS，Qg—分别为砂、石的含水量，%。
计算时一般取 CS= Cg= Cc=800（J/Kg·℃）；
Cw=4000（J/Kg·℃）。
由以上计算公式可以看出，在混凝土原材料中，砂石的比热比较小，但占混凝土总质量的 85%左右；水的比热较大，但它占混凝土总质量的 6%左右。因此，对混凝土出机温度影响最大的是石子的温度，砂的温度次之，水泥的温度影响最小。为了降低混凝土的出机温度，其最有效的办法就是降低砂、石的温度。如在气温较高时，为防止太阳的直接照射，可在砂石堆料场搭设简易的遮阳装置，砂石温度可降低 3~5℃。在拌合前用冷水冲洗粗集料，在储料仓中通冷风预冷，再加上冰屑拌合，可使混凝土的出机温度达到 7℃的要求。
② 控制混凝土的浇筑温度
混凝土从搅拌机出料后，经搅拌车或其它工具运输、卸料、浇筑、平仓、振捣等工序后的混凝土温度称为混凝土浇筑温度。
2).大体积混凝土配合比的控制
① 当大体积混凝土的强度等级为 C20 以上时，经设计单位同意，可利用混凝土 60天的后期强度作为混凝土强度评定、工程交工验收及混凝土配合比设计的依据。这样有利于降低大体积混凝土工程施工中因水泥水化热引起的温升，达到降低温度应力的目的，同时也节约施工及保温养护费用。
② 大体积混凝土配合比的选择，在保证基础工程设计所规定强度、耐久性等要求和满足施工工艺特性的前提下，应按照合理使用材料、减少水泥用量和降低混凝土的绝热温升的原则进行选择。
3).混凝土的浇筑与养护 ① 浇筑方案
混凝土的浇筑方法可用分层连续浇筑或推移式连续浇筑
对于工程量较大、浇筑面积也大、一次连续浇筑层厚度不大（一般不超过 3m），且浇筑能力不足时的混凝土工程，宜采用推移式连续浇筑法。
②
采取分层浇筑混凝土时，水平施工缝的处理 ③
混凝土的拌制、运输
4).大体积混凝土的冬期施工
在工业与民用建筑钢筋混凝土结构的冬期施工中，主要是防止早期混凝土被冻问题；而在大体积混凝土的冬期施工中，情况有所不同，除了防止早期混凝土被冻坏外，还存在着控制温差、防止裂缝的问题，而且防冻与防裂之间往往还存在着矛盾。在设计和施工中，必须妥善解决这个矛盾，兼顾防冻与防裂两方面的要求。这是大体积混凝土冬期施工的主要特点。
⑴ 大体积混凝土冬季施工的原则
连续 5 天日平均气温 5℃以下，即进入混凝土的冬期施工阶段。
大体积混凝土冬期施工应兼顾防冻与防裂两方面的要求，因此应遵循以下三条基本原则：
①砂、石等原材料中不能含有冻块，混凝土拌和物也应该具有一定的温度，以保证在运输和浇筑过程中不致冻结。
②混凝土在达到临界强度之前不能受冻，以免混凝土内部结构受到破坏，最终强度受到损失。
③混凝土的内外温差和最高温度均不能超过规定数值，以免发生裂缝，破坏结构的整体。
⑵ 大体积混凝土冬期施工的技术措施
为了使上述冬期施工的原则得到满足，必须采取一系列技术措施。
①混凝土出机温度与浇筑温度的选择
②基础及冷壁的预热
在浇筑混凝土以前，对基础、预埋铁件及与新混凝土接触的冷壁（老混凝土、预制混凝土模板等），应用蒸汽清除所有的冰、雪、霜冻，并使其表面温度上升。
③原材料加热
水的加热可用锅炉、电热或蒸汽，砂料加热可用封闭的蛇形管，石料加热使用蒸汽最方便。
④运输中的保温
运输中的热量损失与运输工具有关。如使用大型运输罐，热损失一般不大。⑤浇筑过程中减少热量损失
混凝土是分层浇筑的，每层厚度 200-500mm，由于厚度薄，散热面积大，浇筑过程中的热量损失是很大的。
⑥保温养护
混凝土浇筑完毕以后，应采取严格的保温养护措施，使混凝土强度得到充分发展。
3.1.4 监测措施
大体积混凝土的温控施工中，除应进行水泥水化热的测定外，在混凝土浇筑过程中还应进行混凝土浇筑温度的监测，在养护过程中应进行混凝土浇筑块体升降温、内外温差、降温速度及环境温度等监测。这些监测结果能及时反馈现场大体积混凝土浇筑块内温度变化的实际情况，以及所采用的施工技术措施的效果，为工程技术人员及时采取温控对策提供科学依据。
3.2 混凝土结构裂缝处理
尽管对大体积混凝土结构采取各种各样的防裂措施，但是工程实践证明，由于各种复杂因素的影响，在混凝土浇筑不久或在施工期间就会出现裂缝。裂缝的一般修补方法有：表面修补法、内部修补法、结构加固法。
参考文献
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关键词：大体积混凝土,施工,裂缝,控制
混凝土结构在使用过程中出现不同程度、不同形式的裂缝, 是一个相当普遍的现象。根据国内外的调查资料, 在工程实践中结构物的裂缝原因, 属于由变形变化 (温度、湿度、地基变形) 引起的约占80%左右, 属于荷载引起的约占20%左右。在大体积混凝土工程施工中, 由于水泥水化热引起混凝土浇筑内部温度和温度应力剧烈变化, 从而导致混凝土出现裂缝。因此, 控制混凝土浇筑块体因水化热引起的温升、内外温差及降温速度, 防止混凝土出现有害的温度裂缝 (包括混凝土收缩) 是大体积混凝土施工技术的关键。
(一) 温度裂缝控制的具体措施
大体积混凝土浇筑量大, 整体要求性高, 在浇捣和养护过程中, 水泥水化所发出大量的水化热得不到散发, 混凝土内部温度高于外层混凝土温度, 产生较大的温度差, 由于表里体积膨胀不一至, 便会产生温度裂缝。因此, 降低混凝土的水化热, 将混凝土的内外温差控制在20oC内, 混凝土表面与环境温差控制在15oC内, 是施工的要点。对于裂缝的防止, 除在结构设计上采取措施外, 施工中应采取如下措施:
1.选用水化热低的水泥, 控制砂石的含泥量。石子的含泥量不得超过1%, 砂含泥量不得超过3%。
2.合理选用砂、石级配, 尽量降低水泥用量与用水量, 严格控制混凝土水灰比。选用添加性能优良的外加剂, 可降低水化热峰值, 对混凝土收缩有补偿功能, 可提高混凝土的抗裂性。
3.降低混凝土的入模温度。如夏季采用低水温拌制混凝土, 泵送混凝土要对泵管或泵车进行必要的覆盖或降温。
4.混凝土内可掺用适量的微膨胀剂替代水泥, 以起到降低水泥用量, 减少水化热的作用, 同时在混凝土硬化时产生一定微膨胀, 以补偿混凝土部份收缩。
5.混凝土内可掺用适量的活性材料 (如粉煤灰等) 以代替水泥用量, 实验证明, 水泥用量每减少10kg水化热就能使温度相应降1oC。同时添加适量缓凝型外加剂, 以延缓水化热释放时间, 减少内外温差。
6.对于体积特别大的混凝土, 可以事先在混凝土土内埋设冷却水管, 用循环水来降低体内温度, 以减小温差。
7.设置测温点。在混凝土养护期内, 随时观察温差情况, 以便采取相应措施。
8.混凝土的表面覆盖一层塑料布、多层草包或麻袋保温, 防止表面失水及表面温度骤降。
(二) 施工实例
北海公路宾馆是一座集商业、酒店为一体的现代化建筑, 地下1层地上17层, 总建筑面积22980m2。结构型式为框支剪力墙结构。本工程地下室为消防水池、水泵室、配电室及发电机室, 1～4层主要有商业及办公用房, 5层起为客房。地下室部分基础采用箱型基础, 设计底标高-6.8m, 底板厚度为1000, 采用C30防渗混凝土, 抗渗等级为S8, 箱基础底板的平面尺寸为33.98×26.1混凝土量约为887m3。属于大体积混凝土。计划基础底板混凝土浇灌时间为1个日历天数。
1.材料选择
大体积混凝土的施工技术要求比较高, 因此需要从材料选择上、技术措施等有关环节做好充分的准备工作, 才能保证基础底板大体积混凝土顺利施工。
(1) 采用标号为52.5水化热比较低的矿渣硅酸盐水泥。砼水灰比不大于0.56, 每M3砼用水泥不小于310Kg。在确保砼强度和密实度的前提下采取有效施, 防止出现水化热引起的温度裂缝, 以提高底板的抗渗性和耐久性。
(2) 粗骨料采用碎石, 粒径5～40mm, 含泥量不大于1%。选用粒径较大、级配良好的石子配制的混凝土, 和易性较好, 抗压强度较高, 同时可以减少用水量及水泥用量, 从而使水泥水化热减少。
(3) 细骨料。采用中粗砂, 含泥量不大于2%。选用中、粗砂拌制的混凝土比采用细砂拌制的混凝土可减少用水量10%左右, 同时相应减少水泥用量, 使水泥水化热减少, 还可减少混凝土收缩。
(4) 外加剂在设计上无具体要求, 但通过分析比较及在其它工程上的使用经验, 混凝土如“SR” (减水剂) 采用每m3混凝土2.25kg, 就可降低水化热峰值, 对混凝土收缩不仅有补偿功能, 还可提高混凝土的抗裂性。
2.混凝土配合比
该工程采用工地搅拌站供应混凝土, 因此要求搅拌站根据现场情况提出技术要求, 并提前做好混凝土试配。经过试验, 每M3混凝土用量:水泥310kg、碎石1232 kg、中粗砂693 kg、SR (减水剂) 2.25 kg、水175 kg、塌落度14～16cm。工程底板在2月份浇筑, 依气象资料2月份的当地平均气温为17.30C, 进行温控计算, 其结果如下:
混凝土最大绝热温升56.40C
混凝土内部最高实际温升20.90C混凝土内部最高温度37.80C
在保温养护的情况下, 混凝土内部与表面的温差为190C, 符合国家规范规定中的混凝土内部与表面的温差为≤200C的范围。故混凝土浇筑后可以避免产生表面裂缝。温控计算还表明, 在采取有效措施的情况下, 底板降温温差引起的最大收缩应力为1.38mpa, 小于混凝土的抗拉强度1.5mpa, 故可能避免出现收缩裂缝。
3.砼浇筑方法
(1) 混凝土采用现场集中搅拌, 分两个阶梯浇筑, 每个阶梯高度为500, 宽度为1000, 施工中应保证砼覆盖或搭接时间小于2小时, 以免出现施工冷缝。
(2) 底板砼整体浇筑不留施工缝, 分三个作业班轮流浇筑, 每个作业班又分2个作业组浇筑。
(3) 对砼浇筑时产生的泌水, 采用微型抽水机排除。
(4) 为防止砼表面产生干缩裂缝, 浇筑上层砼时, 砼表面先用振动器振2遍, 收水后, 用木棒子反复压实, 砼终凝后双层草袋养护。
(5) 浇筑时先在一个部位进行, 使混凝土形成扇形向前流动, 循序推进。这种浇筑方法可使每车混凝土都浇筑在前一车混凝土形成的坡面上, 确保每层混凝土之间的浇筑间歇时间不超过规定的时间。如遇特殊情况, 混凝土在4h仍不能连续浇筑时, 需采取应急措施。即在己浇筑的混凝土表面上插12短插筋, 长度1m, 间距50mm, 呈梅花形布置。同时将混凝土表面用塑料薄膜加草席覆盖保温, 以保证混凝土表面不受冻。为防止混凝土表面产生干缩裂缝, 浇筑上层混凝土时, 混凝土表面先用震动器震2遍, 收水后, 用木棒子反复搓平压实, 混凝土终凝后覆盖草袋养护。
(6) 混凝土浇筑时在工地有6台400升的混凝土搅拌机, 每台搅拌机的搅拌量为5m3/h, 每小时的供应量为30m3, 配置7台振捣器, 4台平板震动器, 混凝土运输一部分由塔吊承担, 另一部分由手推车运送。
(7) 施工运输道及操作台搭满堂红脚手架, 钢管立杆应支承在预先预制好的150×150×250混凝土垫块上, 以防止地下水沿钢管或孔上渗, 混凝土浇后, 钢管立杆应在终凝前拔出, 否则应用气焊割除并用1∶2水泥砂浆回灌。
(8) 由于混凝土坍落度比较大, 面钢筋下部易产生水分, 或在表层钢筋上部的混凝土产生细小裂缝。为了防止出现这种裂缝, 在混凝土初凝前和混凝土预沉后采取二次抹面压实措施。
(9) 现场按每浇筑100方 (或一个台班) 制作3组试块, 1组压7d强度, 1组压28d强度归技术档案资料用1组作14d强度备用。
(10) 防水混凝土抗渗试块按规范规定每单位工程不得少于2组。考虑本工程不太大, 按规定取2组防水混凝土抗渗试块即可。
4.砼养护及测温
(1) 基础底板混凝土浇筑时应设专人配合预埋测温管。测温线应按测温平面布置图进行预埋, 预埋时测温管应与钢筋绑扎牢固, 防止位移或损坏。每组测温线使用2根并在线的上段用胶带做上标记, 便于区分深度。测温线用塑料带罩好, 绑扎牢固, 防止测温端头受潮。测温线位置用保护木框作为标志, 便于查找 (见图2) 。
(2) 按两班考虑配备专职测温人员。对测温人员要进行培训和技术交底。测温人员要按时按孔测温, 不得遗漏或弄虚作假。测温记录要填写清楚、整洁, 换班时要进行交底。
(3) 测温工作应连续进行。如发现混凝土内部最高温度与部门温度之差达到250C或温度异常, 应及时通知技术部门和项目技术负责人, 以便及时采取措施。
(4) 混凝土浇筑及二次抹面压实后应立即覆盖保温。在混凝土表面覆盖二层草席, 并在上面覆一层塑料薄膜。
(5) 柱、墙插筋部位是保温的重点, 要特别注意盖严, 防止造成温差较大或受冻。
(6) 停止测温的部位经技术部门和项目技术负责人同意后, 可将保温层及塑料薄膜逐层掀掉, 使混凝土散热。
5.施工质量保证措施
(1) 拌制混凝土的原材料均需进行检验, 合格后方可使用。同时要注意各项原材料的温度, 以保证混凝土的入模温度与理论计算基本相近。
(2) 在混凝土搅拌站设专人掺入外加剂, 掺量要准确。
(3) 施工现场对混凝土要按规定进行检查, 测定混凝土的坍落度和温度, 检查混凝土量是否相符。同时严禁为施工方便随意增大塌落度。
(4) 混凝土浇筑应连续进行, 间歇时间不得超过2h。
(5) 试验部门设专人负责测温及保养的管理工作, 发现问题应及时汇报, 由项目技术负责人采取应对措施。
(6) 浇筑混凝土前应将基槽内的杂物清理干净。
(7) 加强混凝土试块制作及养护的管理, 试块拆模后应及时编号, 并送入标养室进行养护。
(8) 尽量避开炎热天气浇筑大体积混凝土。
(三) 结束语
关键词：大体积;混凝土;浇筑;实施步骤
作为现代建筑领域最为常见的施工技术，混凝土浇筑质量的高低与否直接决定着整个工程建筑质量的优劣所在。随着我国城市化进程的持續推进，建筑物逐渐向大体积、高度化方向发展，对大体积混凝土浇筑提出了更高要求。一旦大体积混凝土浇筑处理不当，混凝土容易产生表面裂缝或贯穿性裂缝，甚至会产生坍塌的危险，严重威胁着人们的生命财产安全。因此，研究大体积混凝土浇筑具有十分重要的现实意义。本人就职中房集团苏州泰隆房地产开发有限公司期间，负责苏州市塘北小区湖滨花园二期工程管理工作，该工程位于苏州吴中区通达路，独墅湖西侧，工程规模约245000㎡，总投资15000万元。包括洋房、高层、别墅、幼儿园、地下人防及八个连通的大地库工程等。本人在该工程大地库大体积混凝土浇筑施工中并结合多年工程实践经验，认为可参照以下步骤开展大体积混凝土浇筑施工。
一、合理选择混凝土浇筑材料
混凝土是一种由胶凝材料、骨料、水以及必要的外加剂等按照一定配比，经过均匀搅拌、密实成型与养护硬化等步骤所形成的人工石材，为了确保浇筑施工质量，必须合理选择混凝土浇筑材料。具体选择标准如图一所示。
表一 混凝土浇筑材料选择标准
材料类型
应选材料
选择依据
水泥
选择含有适宜矿物组成的材料和容易调整细度模数的水泥（如热硅酸盐水泥、低热矿渣水泥等）
降低水泥水化过程中的水化热，减少温差
骨料
粗骨料
尽量选择单粒直径较大的粗骨料
粗骨料的单粒直径增大，级配效果增强，孔隙率增大，总表面积减小，降低单位体积水泥使用量
细骨料
尽量选择级配效果优秀的中粗砂材质
中粗砂的孔隙率较小，总体表面积也较小，可降低混凝土的用水量与水泥使用量
粉煤灰
选择硅、铝氧化物含量较大、颗粒体积较细小、火山灰含量较高的粉煤灰
降低生产成本、减少水泥使用量，降低水化热现象，提高和易性
含泥量
砂石中的含泥量应尽量控制在2%的标准以内
含泥量过高，增大混凝土出现收缩变形的几率，降低混凝土抗拉和抗压的特性
外加剂
采取外加UEA技术，在混凝土中的添加量约为10%左右
能够使混凝土内部产生的膨胀应力与一部分收缩应力相抵消，增加混凝土的抗裂强度
由上表可知，无论我们选择何种材料，最终目的都是为了减少水泥水化过程中产生的水化热，降低混凝土内外表面的温度差异，从而避免产生裂缝，增强混凝土的抗裂强度。基于这一出发点，施工人员必须首先在实验室进行小样、中样实验配比，在各项指标达到施工要求后确定最终的施工配合比，投入到实际大体积混凝土浇筑施工过程中。
二、准确制定施工方案
在实际大面积混凝土浇筑过程中，由于混凝土浇筑厚度较大，其内部水化热值的上升速率较快，施工人员在内外温差以及降温速率的控制方面具有很高的难度，再加上支护存在一定程度的偏移，这些都给实际浇筑施工带来了一定的阻碍。基于混凝土浇筑施工中实际情况，建筑施工人员应秉持“分区定点、一个坡度、循序推进、一次到顶”的浇筑原则进行，保质保量的完成浇筑任务。施工人员在对浇筑厚度、长度、宽度、浇筑次序、流向以及前后浇筑间隔时间等进行详细、精确计算后，可遵照以下浇筑方案进行施工（根据实际情况可做相应调整）。
（一）浇筑路径：
通常按照基础→外墙→内墙→顶板的路线进行浇筑
（二）浇筑阶段：
第一阶段：借助混凝土输送泵进行独立、全面分层浇筑（如图一）。在第一层安全浇筑完毕后，在回头来浇筑第二层。根据施工经验和数据计算，得出混凝土初凝时间，在第一层混凝土还没有开始初凝前，浇筑完第二层，以此类推，并保证层间的间隔时间不超过5h。
图二 全面分层浇筑示意图
第二阶段：借助输送泵布料、罐车等进行斜面分层浇筑（如图一）。浇筑过程中遵循“一个坡度、薄层浇筑、一次到顶”的实施原则，先从下层开始，浇筑至一定距离后浇筑第二层，以此类推浇筑前进。在第一层末端的混凝土尚未初凝时，从第二段依次进行分层浇筑。
图二 斜面分层浇筑示意图
（三）混凝土倒振：
在混凝土浇筑分层退坡前进时，可如图三安置振捣棒（当坡长不是很长时，可设前后两排）。在振捣过程中，振捣棒应秉承“快插慢拔、及时充分”的工作原则，使倒振棒既不漏振，又不过振，确保混凝土充分密实。
图三 混凝土倒振棒安置图
（四）混凝土表面处理：
在浇筑完混凝土后，大体积混凝土表面通常具有较厚的水泥浆，施工人员应分三次抹压成型。第一步：用长刮尺初步刮平;第二步：用铁滚筒碾压;第三步：用铁抹子搓平压实表面。整个过程要保证在混凝土初凝前全部完成，即在浇筑后3至4个小时内完成，这样才能有效避免表面产生塑性裂缝。
三、及时监控混凝土内部温度
在浇筑基础底板时，应安排专人配合进行测温管的预埋工作。为了防止发生位移或者损坏，应将测温管与钢筋牢固捆绑在一起，同时做好分区标记，以便区分深度（如图四所示）。认真做好温度的测试、记录工作，一旦出现温度异常现象，及时通知相关技术人员与部门。
四、科学进行混凝土养护工作
科学、有效的混凝土养护，能够有效避免的裂缝的产生，必须引起建筑施工人员的注意。在实际养护过程中，建筑物不同部位所采取的养护手段不尽相同，必须科学开展养护工作（如表二所示）。
表二 混凝土养护措施
养护部位
养护措施
梁、板等构件底、侧
木模板保温
大截面梁
泡沫覆盖梁侧模，泡沫厚度为20mm
顶面
混凝土浇筑完毕12h内覆盖两层湿透水的麻袋，麻袋上再覆盖一层塑料薄膜，面上再覆盖一层湿麻袋
混凝土表面
让其保持潮湿保温状态，内外温差控制在25℃以下，保湿养护时间不少于14d
柱等竖向构件
带模养护、外挂麻袋、加强淋水等
大体积混凝土承台
加强淋水、覆盖湿麻袋和塑料薄膜等
五、结语
总而言之，为了有效避免裂缝的产生，确保大体积混凝土浇筑施工的高质高效完成，必须合理选择混凝土浇筑材料、准确制定施工方案、及时监控混凝土内部温度以及科学进行混凝土养护工作，认真落实每一个阶段的工作，为公众提供更加安心、放心和舒心的居住环境。
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随着科技和现代文明的进步，高层建筑物、高耸结构及大型设备基础大量的出现，大体积混凝土已被广泛采用，而大体积混凝土与普通钢筋混凝土相比，具有结构厚、体形大、钢筋密、混凝土数量多、工程条件复杂等特点，因此掌握大体积混凝土的施工技术要求，了解大体积混凝土中温度变化所引起的应力状态对结构的影响，掌握温度应力的变化规律尤其重要。
邢台市名仕华庭高层住宅楼工程地上14层，局部15层，地下2层，剪力墙结构，总建筑面积27216.6m2。施工中采用大体积混凝土施工技术，取得了很好的效果。本文以该工程为例，将大体积混凝土施工技术的操作要点介绍如下：
一、商品混凝土的拌制运输
搅拌混凝土严格按试验配比控制水灰比和坍落度，未经试验人员同意不得加减水用量，每工作台班至少做两次坍落度试验。混凝土坍落度与要求坍落度之间的允许偏差为30mm，采用搅拌车运输。
二、泵送混凝土的浇筑
采用泵送混凝土。由于混凝土量较大，为保证良好的整体性，故混凝土要一次浇筑完成，不得留施工缝。要求搅拌站的混凝土供应量能满足混凝土输送泵连续工作。混凝土浇筑时均衡摊铺，保证各处均匀上升，振捣密实，避免出现过大高差。各个转角钢筋密集处以及地梁部位要特别注意振捣密实。混凝土输送应按指定线路，浇筑到标高时，要认真收活，整平压光。
大体积混凝土按斜面分层，连续浇筑，依次振捣。如遇意外情况，必须间歇时，其间歇时间易缩短，并应在前层混凝土初凝之前将次层混凝土浇筑完毕。大体积混凝土浇筑时泌水较多，派专人随时清除泌水。
三、混凝土的养护
根据热工计算，混凝土内部与表面温差不大于25度，混凝土浇筑完抹面后及时覆盖一层塑料薄膜进行保温，及时蓄水养护防止混凝土韧馕虏罟大而造成温度裂缝。根据当时实际情况，如果当温差大于25度时应加强保温材料，如覆盖岩棉被等，以防止混凝土产生过大温差应力和裂缝。
四、混凝土的测温
1、测温管理，
设专职测温员，将当日测温表项填写完整并签字后，及时交给技术管理人员，使管理层掌握第一手资料。另一方面各管理层应及时对有代表性的孔位掌握测温记录值，绘制该孔位的中部温度和上部温度变化曲线，以便准确推算温度变化趋势，确认是否增加覆盖和采取其他措施。
测温范围包括：大气温度、混凝土入模温度、混凝土养护温度。
测温次数：大气温度每天测四次，即每天2时、8时、14时、20时；在混凝土温度上升阶段每2--4小时测温一次，温度下降阶段每8小时测温一次。
2、测温点的布置。为保证测温点的代表性和可比性，混凝土测温孔按不大于25mm一个孔的原则布置，工程共布置56个中层测温点和56个表层测温点。
中层测温点处预埋600mm长测温管，测温管用DN20铁管制作，底部用铁板封死，埋入混凝土内550mm，上部外露50mm。表面测温点预埋200mm长测温管，埋入混凝土内50mm，外露50mm。待底板钢筋绑扎好后，将测温孔的铁管点焊在排架钢筋上，上部管口用塑料袋包住以防灌进混凝土。测温管口在测温和不测温时，都要用棉花堵紧，测温仪在测温孔停留时间应在大于3分钟时进行读数，并作好记录。注意：一个测温孔只能反映一个点的数据，不能采取通过沿孔洞高度变动测温探头的方法来测孔中不同高度位置的温度。
根据底板的高度测温点可分为表面测温点、中部测温点、底层测温点，每处距表皮不小于50mm。工程基层已设置滑移层，可以抵减大体积混凝土底板的内外约束，因此未考虑底层测温点。表面测温点的高度为底板顶标高下返50mm；中部测温点的高度为底板顶标高下返550mm板厚。
该工程大体积混凝土工程浇筑、抹面完成后及时覆盖一层塑料薄膜，浇筑完成8小时后进行浇水养护，7天后检查混凝土表面颜色发青，且未发现裂纹，达到了有效控制内外温差，减小变形，防止有害裂缝的发生和发展的效果．经热工计算后，节省了保温材料工900m2，每平米按6元计算，共节省成本费用11400元，取得较好的经济效益。
广州珠江黄埔大桥北汊斜拉桥主墩承台
大体积混凝土施工防裂缝措施
（一分公司珠江黄埔大桥项目部
刘向阳）
摘要
作为一个成功范例，本文介绍了珠江黄埔大桥北汊斜拉桥主墩承台大体积混凝土施工防裂缝措施，测温数据可作为分析借鉴用。
关键词
斜拉桥主墩承台
大体积砼
施工
防裂缝
措施
一、工程概况
广州市珠江黄埔大桥是同
三、京珠国道主干线绕广州公路东环段上的一座特大桥，北汊主桥为单塔双索面钢箱梁斜拉桥，跨径为705m，门型主塔，主塔墩哑铃形承台尺寸为2×（19m×19m×6m）+（31m×8m×6m），C30混凝土共计5820m3，承台分两层浇筑，其中第一层浇筑厚度为2.2m，砼量为1339.8m3；第二层浇筑厚度为3.8m，砼量为2314.2m3。
二、大体积混凝土施工防裂缝措施
1、大体积混凝土裂缝成因分析
⑴、大体积混凝土在硬化期间，水泥水化后释放大量的热量，使混凝土中心区域温度升高，而混凝土表面和边界由于受气温影响温度较低，从而在断面上形成较大的温差，使混凝土的内部产生压应力，表面产生拉应力，由于初期的混凝土强度很低，表面可能出现拉应力超过允许应力而开裂的情况。
⑵、当混凝土水化热发展到3-7d达到温度最高点，由于散热产生降温收缩，且由于水分的散失，使收缩加剧，这种收缩在受到约束后产生拉应力，可能引起混凝土断面产生贯穿性裂缝。
⑶、混凝土结构热的扩散与其最小尺寸的平方成反比，大尺寸结构对热的扩散十分缓慢，造成较大的温差，从而引起产生裂缝的体积变化。
2、针对大体积混凝土裂缝成因而采取的防开裂措施
防止混凝土早期热开裂主要考虑三方面因素：在浇筑的混凝土结构中温度的发展；刚浇筑的混凝土的力学性能；基础或邻接结构对混凝土结构的约束程度。
采取适当措施控制混凝土温度升高和温度变化速度在一定范围内，使温度变化产生的应力小于混凝土的抗拉强度，控制混凝土内部与表面温差小于25℃~30℃，避免出现裂缝，８０ 施工技术通讯——施工篇
具体措施如下：
⑴、降低混凝土发热量
①、采用低水化热水泥和降低水泥用量。采用广州水泥厂的“金羊”牌42.5R P.O水泥，水泥用量为每方275kg。
②、采用双掺技术。掺入粉煤灰和KJ－45L高效缓凝减水剂，粉煤灰采用超量代换法，掺入量为95kg/m3，占胶凝材料的25.6%，采用高效缓凝减水剂，可减少用水量和减少水泥用量，同时延缓混凝土早期的强度发展。
③、应用颗粒形状好和级配好的骨料。级配好的骨料可减少所需的胶凝材料，避免用砂量过多，控制骨料（砂、石）的含泥量，以减少混凝土的收缩，提高极限拉伸。
④、用低流动性混凝土。只要方便施工，尽可能应用低坍落度混凝土；低坍落度混凝土用水量少，有利于降低温度，减少收缩。
⑤、用后期强度。利用后期强度可减少水泥用量，大体积混凝土结构在浇筑完毕后往往要有较长一段时间才承受荷载，因此可用60天或90天的混凝土强度。
⑵、降低混凝土浇筑温度
外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也愈高，混凝土温度提高将加速水泥的水化反应，混凝土达到最高温度的时间也缩短了，因而减少了可利用的散热时间，不利于降低混凝土的最高温度；混凝土浇筑温度增高会降低其和易性，为达到同样的和易性要增加用水量，降低混凝土浇筑时的入模温度，可以减少混凝土内部热量的总量，本工程承台浇筑时间为9、10月份，大气平均气温较高，不利于大体积混凝土施工，因此降低混凝土浇筑温度尤为重要。
①、降低材料温度。刚出厂的散装水泥温度可高达70℃以上，应予以避免，采用多个水泥储罐，将所需水泥备足，避免散装水泥刚出厂就用于施工，集料应避免阳光直射，或者喷水冷却集料。
②、降低拌和用水温度。温度升高1℃水吸收的热量差不多是水泥和集料的4.5倍，所以采用冷却水拌和可以有效地降低混凝土温度。本工程采用冷却机冷却拌和用水，使拌和用水控制在10℃以下，有效地控制了混凝土的入模温度，入模温度全部控制在30℃以下。
⑶、分块分层浇筑混凝土
结构水平尺寸愈大约束愈大，大体积混凝土结构往往根据搅拌能力和浇筑能力划分
８１ 施工技术通讯——施工篇
为若干块浇筑混凝土，本工程承台共分两层浇筑，第一层浇筑厚度为2.2m，第二层浇筑厚度为3.8m。
⑷、埋设冷却水管
埋设水管用连续流动的冷水可以降低混凝土温度，也可以将混凝土块体冷却到稳定的体积；承台第一层埋设2层冷却管，间距为1m，下层距底0.7m，上层距顶0.5m，同层冷却管间距为1.5m，冷却管直径为2.5cm，管厚为1.5mm的钢管。第二层埋设3层冷却管，间距为1.2m，下层距底为0.7m，上层距顶为0.7m，同层冷却管间距为1.5m，每层冷却管配2台潜水泵，在混凝土盖过冷却管时由专人负责往冷却管内注入凉水降温，冷却水流量大于0.9m3/小时。冷却水采用珠江水，持续养生7天，通过冷却水带走混凝土体内的热量，为了避免使混凝土开裂的太陡的温度梯度，冷却速度以每天温度下降0.6℃左右为宜。
⑸、加强混凝土浇筑时的控制
浇筑混凝土时，采用薄层浇筑，控制混凝土在浇筑过程中均匀上升，避免混凝土拌和物堆积过大高差，混凝土的分层厚度控制在20cm－30cm。采用插入式振捣器，加强振捣，以期获得密实的混凝土，提高密实度和抗拉强度，浇筑后及时排除表面积水，进行二次抹面，防止早期裂缝的出现。
⑹、表面保温与保持湿润
防止开裂的一个重要原则是尽可能保持新混凝土不失去水分，温度降低在一定范围内。混凝土在初凝后，内部热量散失慢，而外表面与大气接触，表面热量散失较快，如果不采取保温措施，当内外温差较大时就容易引起裂缝产生。如果不能保持混凝土表面湿润可防止水分蒸发，那么最终会发生表面干燥，出现收缩裂缝。
在混凝土浇筑后，在混凝土表面用土工布覆盖一层，再用麻袋覆盖两层，并用冷却管的出水洒水养生。尽量晚拆模，并在拆模后立即回填土，利用回填土来进行保温，使得混凝土缓慢降温，缓慢干燥，减小混凝土内外温差。
3、温度监测
承台混凝土入模温度为28℃－30℃，经过2d－3d后中心温度达到最高，4d天后开始降温，经过10d－12d降温阶段后，中心温度基本稳定。参见下述浇筑温度走势图(图中温度测点位置均为从混凝土浇筑顶面算起)。
８２ 施工技术通讯——施工篇
65℃60℃55℃50℃45℃40℃35℃30℃0h主墩左承台第一次浇筑温度走势1.1m处1.7m处0.5m处表面温度10h1d2d3d4d5d砼入模平均温度为28℃,温度测量从砼浇筑完1d后开始6d7d
图
165℃主墩右承台第一次浇筑温度走势60℃55℃50℃1.7m处1.1m处45℃40℃0.5m处表面温度35℃30℃0h10h1d2d3d4d5d6d入模平均温度为28℃,温度测量从砼浇筑完1d后开始
图2
主塔左承台第二次浇注温度走势温度（℃）7065处60处55处50处45处承台表面403530入模平均温度为30℃，测温从砼浇筑完后1开始
图3 主墩右承台第二次浇筑砼温度走势℃℃℃处处处℃℃处℃℃处承台表面℃℃入模平均温度为30℃，砼浇筑完1后开始测温
图4
８３ 施工技术通讯——施工篇
主墩系梁第一次浇筑砼温度走势℃℃℃℃℃℃℃℃℃处处承台表面处入模平均温度为28℃，砼浇筑完后1开始测温
图5
主墩系梁第二次浇筑砼温度走势℃℃℃℃℃℃℃℃℃处处处承台表面处处入模平均温度为29℃，砼浇筑完后1开始测温
图6
4、结束语
通过事先造成大体积砼裂缝成因分析、必要的计算及合理的裂缝控制措施，成功地防止了承台混凝土施工裂缝的产生，质量符合设计及规范要求；是一成功的大体积混凝土施工实例。
1 大体积混凝土裂缝分析
1.1 温度应力裂缝
这类裂缝是由于混凝土结构内外温差较大引起的。在混凝土结构硬化过程中, 水泥释放大量水化热, 随着热量的散发, 混凝土内部温度就会不断上升, 此时, 如果内部的热量不能及时向外散发, 则混凝土表面和内部温差会急剧变大, 混凝土内部膨胀就会高于外部, 同时混凝土表面将受到很大的拉应力。在混凝土浇筑后3~5天, 混凝土强度特别是抗拉力很低, 因而混凝土极易被拉裂。
1.2 外部约束条件产生的裂缝
大体积混凝土浇筑在受外部约束的空间里, 混凝土与地基浇筑在一起, 当早期温度上升时产生的膨胀变形受到下部地基的约束而形成压应力。由于混凝土的弹性模量小, 徐变和应力松弛度大, 使混凝土与地基连接不牢固, 因而压应力较小。但当温度下降时, 产生较大的拉应力, 若超过混凝土的抗拉强度, 混凝土就会出现垂直裂缝, 如深桩基贯通裂缝即属这类裂缝。
1.3 混凝土的收缩变形裂缝
在混凝土的拌和水中, 只有约两成的水分是水泥水化所必需的, 其余大部分要被蒸发。混凝土中多余水分蒸发是引起混凝土体积收缩的主要原因。这种收缩变形不受约束条件的影响, 如果存在约束, 就会产生收缩应力而出现裂缝。此外混凝土浇筑过程中因振捣不密实、入混凝土仓塌落度大、振捣过程骨料下沉, 表面浮浆多, 也容易出现裂缝。
2 裂缝的控制措施
2.1 原材料选择
1) 水泥:温度应力是裂缝形成的一个原因, 而混凝土的温升主要是由于水泥的水化放热引起的, 为了避免温升引起的裂缝产生, 优选水泥成为了大体积混凝土施工中最为关键的一步。在辉县七标大体积混凝土浇筑中, 我们主要是选用水化热较低的中热水泥, 如水化热比较低的矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等, 尽量减少混凝土中的水泥用量也是减少水化热的有效办法, 据测1 m3的混凝土水泥用量, 每增减10 kg, 水泥水化热将使混凝土温度相应升降1℃。因此, 为控制混凝土温升, 降低温度应力, 减少产生温度裂缝的可能性, 根据结构实际情况, 酌情减少水泥用量。然后通过掺加合适的外加剂来改善混凝土性能的方法也是可行的。
2) 粗骨料:为了达到预定的要求, 同时又要发挥水泥最有效的作用, 粗骨料应达到合理的最大粒径, 素混凝土可尽量选用粒径较大、级配好的石子, 因为增大骨料粒径, 可减少用水量, 而使混凝土的收缩和泌水减少, 同时减少了水泥用量, 水泥水化热随之减少, 最终降低混凝土的温升。但钢筋混凝土还要与结构物的配筋间距、模板形状以及混凝土浇筑工艺结合考虑。
3) 细骨料:细骨料以采用中、粗砂为宜。有关实验资料表明, 同标号的混凝土, 当细度模数减小时, 用水量及水泥用量可相应减少。这样就降低了混凝土的温升和减小了混凝土的收缩。另外砂的含泥量必须严格控制, 通常≤3%。
2.2 混凝土出机温度和浇筑温度的控制
为了降低大体积混凝土总温升和减少结构的内外温差, 控制出机温度和浇筑温度是两个重要的环节。对混凝土出机温度影响最大的是石子及水的温度, 砂的温度相对较小, 水泥的温度影响很小。所以若降低混凝土的出机温度, 最好的办法就是降低石子的温度。辉县七标在夏季施工时采用冰水拌合、砂石料场遮阳等措施来降低混凝土的出机和入模温度。这样从一定程度上降低了混凝土的出机温度。夏季浇筑温度最高控制在40℃以下, 项目部通过计算混凝土的工程量, 做到合理安排施工及机械配置, 调整浇筑时间为以夜间浇筑为主, 少在白天进行, 避免了因暴晒而影响质量。
2.3 混凝土养护
大体积混凝土浇筑后, 对混凝土进行保湿和保温养护是至关重要的, 混凝土养护时的温度控制一般有两种办法:一种是降温法, 即在混凝土浇筑成型后, 通过循环冷却水降温, 从结构物的内部进行温度控制;另一种是保温法, 保温养护作用是减少混凝土表面的热扩散, 减少混凝土表面的温度梯度, 防止产生表面裂缝。其方法是混凝土浇筑成型后, 通过保温材料、外部加热或定时喷浇热水、蓄存热水等办法, 提高混凝土表面及四周散热面的温度, 从结构物的外部进行温度控制。此外, 大体积混凝土拆模后尽快回填, 用土体保温, 避免气温骤变时产生有害影响, 同时可延缓降温速率, 避免产生裂缝。
3 结语
大体积混凝土裂缝经过多项措施的控制, 达到了良好效果, 经检测, 强度均达到设计要求, 表面裂缝得到有效控制, 所以只要在施工中适当投入、多加分析、科学实施, 大体积混凝土施工质量定会达到预期目标。
摘要：大体积混凝土截面尺寸大、墙体厚、底板厚, 因其施工难度较大, 对结构的安全影响深远, 一直是施工中的重要控制点, 而其最易出现的问题是成品混凝土出现裂缝, 从而导致混凝土的抗渗、抗裂性能下降, 影响整体建筑物的永久性和安全性。文章就如何做好预控措施, 最大限度地防止裂缝的产生进行了探讨。
关键词：裂逢,成因,控制
参考文献
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关键词大体积混凝土;裂缝;施工质量;施工工艺
中图分类号TU755文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)051-0049-01
近年来随着人们的生活水平日益提高,民用建筑业随之增加。民用建筑往往采用大体积混凝土结构,其特点是施工技术要求高,水泥水化热使温度升高,会发生因温差变形而引起的开裂。因此,大体积混凝土经常出现的问题是如何控制混凝土温度变形裂缝,从而提高混凝土的抗渗、抗裂、抗侵蚀性能及提高建筑结构的耐久性。
1大体积混凝土裂缝的概念
混凝土结构的裂缝是建筑工程不能有效解决的难题,也是各类建筑物或构筑物中大体积混凝土施工中最容易出现的质量问题。
大体积混凝土内出现的裂缝按深度的不同分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种。贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝,最终形成贯穿裂缝。
2产生裂缝的主要原因
大量工程实际表明,建筑物由地基沉降、温度变化引起的裂缝约占80%,由荷载引起的裂缝约占20%。主要原理如下:
2.1水泥水化热
水泥在水化过程中要释放出一定的热量,而大体积混凝土结构断面较厚,表面系数相对较小,这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去,以至于越积越高,使内外温差增大。
2.2外界气温变化
温度应力是由于温差引起温度变形造成的,温差愈大,温度应力也愈大。同时,在高温条件下,大体积混凝土不易散热,混凝土内部的最高温度一般可达60～65℃,并且有较长的延续时间。
2.3混凝土的收缩
混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必须的,而约80%的水分要蒸发,这就会引起混凝土体积的收缩。如果混凝土收缩后,再处于水饱和状态,还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。影响其收缩的原因主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种及施工工艺、养护条件等。
3大体积混凝土的裂缝控制
控制混凝土浇筑体因水化热引起的升温、外部的温差和降温速度,防止结构出现有害裂缝是施工的重要问题。采取预防、温控的措施,在大体积混凝土结构设计、材料选择、搅拌、浇筑及施工等方面都应注意对裂缝的控制。
3.1设计方面的要求
1)混凝土的强度等级一般在C35以下较好。竖向结构体可以用高强混凝土以减小截面,而对大体积混凝土底板应在满足抗弯及抗冲切计算要求下,采用C20～C35的混凝土,避免强度越高越好的误区。2)增配承受因水泥水化热引起的温度应力以及为控制裂缝开展的钢筋,以构造筋来控制裂缝。3)当基础布置在岩石地基上时,可在混凝土垫层上设置一毡二油滑动层,避免约束过大开裂;减少断面突变产生应力集中,在转角处和洞口增设构造加强筋。4)大块体基础或箱式、筏式基础不应设置沉降缝和伸缩缝、及竖向施工缝。
3.2材料的选择要求
1)水泥:由于水泥在水化反应过程中产生大量的热量,使大体积混凝土产生较大的温升,引起混凝土变形产生裂缝。根据结构的要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种,尽量避免采用早强高的水泥。水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大混凝土设计强度等级越高,混凝土脆性越大、越易开裂。2)用水量:施工过程中严格计量,尽量减少混凝土中用水量,以减少水化热及混凝土收缩。3)粗骨料:应优先采用自然连续级配的粗骨料,粒径不宜过大,否则容易引起混凝土的离析,影响混凝土的质量。4)细骨料:宜采用优质的中、粗砂,细度模数宜在2.6～2.9之间。采用优质的中、粗砂可减少水泥及水的用量,降低混凝土的温升和减少收缩。5)外加剂:掺入一定比例的减水剂,不仅能提高混凝土的和易性,也大大减少了单位混凝土中的水和水泥用量,从而降低了水化热及其收缩。6)外掺料:掺入一定数量的粉煤灰后,能够代替部分水泥以减小水化热,降低混凝土的温升,同时可以改善混凝土拌和物的流动性、粘聚性和保水性。
3.3施工方面的措施
浇筑方案除应满足每一处混凝土在初凝以前就被上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外,还应考虑结构大小、钢筋疏密、预埋管道和地脚螺栓的留设、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响,常采用的方法有以下几种:
1)全面分层:即在第一层混凝土全面浇筑完毕后,初凝前回头浇筑第二层,如此逐层连续浇筑,直至完工为止。施工时从短边开始,沿长边推进比较合适。2)分段分层:先从底层开始,浇筑至一定距离后浇筑第二层,如此依次向前浇筑其他各层。由于总的层数较多,所以浇筑到顶后,第一层末端的混凝土还未初凝,又可以从第二段依次分层浇筑。适用于单位时间内要求供应的混凝土较少,结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。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。
3.4施工过程中的温控监测
1)大体积混凝土在施工中必须进行温度控制,除对水泥进行水化热的控制外,还要进行混凝土浇筑温度、结构体升降温、内外温差、降温速度及环境温度的监测等。2)监控时混凝土的浇筑温度是指振捣后位于表面以下50mm～l00mm深处的温度。混凝土浇筑温度的测试每班不少于4次;对内外温差、降温速度及环境温度的测试每24小时不少于6次。3)测温仪表选择温度记录的误差应<±1℃;测温元件的测温误差应<0.3℃,性能和质量必须保证浸入水中能正常工作;安装位置正确、固定牢固,与结构体内钢筋绝热处理,混凝土浇筑时注意保护,使测温准确有效。
4特殊环境的施工注意事项
4.1夏季施工措施
1)尽量缩短混凝土拌和物自拌和楼受料至卸入仓号所占用的水平和垂直运输时间,运输车辆采取必要的遮阳或保温措施。2)提高混凝土的浇注强度,采用合理的铺料方式,减少上下层混凝土的间歇时间,并尽量选择在晚间开仓浇注。3)尽量缩短浇筑前仓面的暴露时间。4)在必要时,在仓面搭设凉棚,避免阳光暴晒混凝土,并可采取仓面洒水降温的方式。
4.2冬季施工措施
1)混凝土既要缓凝,延续水化热峰值的到来.又要防冻,是一对保证大体积砼冬施质量的矛盾。2)缓冲层的设置是质量监督的重要内容之一。3)选择台适的冬施材料,包括缓凝型防冻刺。4)必要的测温措施及分层浇注措施。如浇注厚度、浇注时间、浇注温度及气温等。
5结语
大體积混凝土结构的施工技术与措施直接关系到混凝土结构的使用性能,若不能很好的了解大体积混凝土结构开裂的原因以及掌握应对此类问题所采取的相应施工措施,那么实际生产当中就很难保证施工质量。因而,在大体积混凝土的施工过程中,应该加强各项控制措施,采取相应手段确保质量。
参考文献
[1]宋勋.浅谈大体积混凝土结构施工技术.建筑工程.
[2]牛紫龙.混凝土施工中温度裂缝的分析与控制.工程建设,2006.
[3]倪平安.大体积混凝土施工过程中质量控制.中国新技术新产品,2010.
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