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试论大体积混凝土裂缝的控制
摘要：大体积混凝土工程由于结构截面大，混凝土浇注后，水泥放出大量水化热，混凝土温度升高，而且混凝土导热不良，相对散热较小。因此，混凝土内部水化热积聚不易散发，外部则散热较快，很容易由于温度的不均衡分布产生应力，故而产生温度裂缝。文章地介绍了大体积混凝土产生裂缝的机理，并从材料、设计、施工方面提出控制手段。
关键词：大体积混凝土施工；裂缝；温度应力；测温
近年来，全国各地工程规模日趋扩大，结构形式日益复杂，工业与民用建筑中对大体积混凝土需求越来越多。由于大体积混凝土结构在浇筑后水泥的水化热量大，体积大，表面小，水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快，当混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，由此带来严重的危害，影响结构安全和正常使用，所以必须从根本上分析它，来保证施工的质量。
一、大体积混凝土产生裂缝的种类、形态及成因分析
大体积混凝土一般是指实体截面最小尺寸大于或等于1m的混凝土构件。它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用混凝土裂缝分为以下几种类型：（1）弯距剪力等外力荷载引起的裂缝；（2）干燥收缩引起的裂缝；（3）混凝土自身收缩引起的裂缝；（4）温度裂缝。
大体积混凝土工程，水泥用量多，结构截面大，混凝土浇注后，水泥放出大量水化热，混凝土温度升高。由于混凝土导热不良，体积过大，相对散热较小。因此，混凝土内部水化热积聚不易散发，外部则散热较快，依据热胀冷缩的原理，结构自身约束由伴随温度变化引起的建筑物体积变化产生应力，一但拉伸应力大于抗拉强度则混凝土产生裂缝。
二、大体积混凝土裂缝的控制手段
控制大体积混凝土开裂必须从两方面入手。一方面，提高混凝土的抗拉强度，使其足够大，大到各种因素引起的开裂应小于它；另一方面，控制温度应力，使其尽可能小，永远小于混凝土的抗拉强度。要避免混凝土裂缝的产生就需要从材料、设计、施工、养护上来进行控制。
（一）材料控制
1．水泥：优先采用低强度水泥，水泥含碱量应小于0.6%，此外，应进行水化热检验，7d水化热不宜大于250KJ/Kg。
2．骨料：粗骨料应采取连续级配或合理的掺配比例，含泥量不得大于1%，泥块含量不得大于0.25%，细骨料选用粗砂或中砂，含泥量不得大于1%，泥块含量不得大于0.5%。
3．掺合料：优先采用磨细矿粉，因其比粉煤灰更具耐久性，更有效降低每立方米砼中的水泥用量。
4．膨胀剂：掺入适量膨胀剂，它能对砼起补偿收缩作用，减少砼的温度应力，但含碱量不应大于0.75%。
5．外加剂：选用低收缩率的外加剂，应有7d、28d收缩率试验报告，任何龄期砼的收缩率均不得大于基准砼的收缩率、外加剂每立方米砼带入碱量不得超过1Kg，选用高效的缓凝剂和减水剂，减少水泥用量，推迟水化热的峰值期。
6．水：水源对大体积混凝土的影响主要是在搅拌温度控制上，大体积混凝土搅拌时必要时采用冰水混合搅拌，以降低混凝土入模温度。
（二）设计控制
1．合理的平立面设计：采用合理的平面的立面的设计，避免截面突变，从而减小约束应力。
2．合理使用钢筋：合理布置分布钢筋，尽量采用小直径，密间距。全截面配筋率不小于0.3%，应在0.3%~0.5%之间。
3．混凝土的选定：避免采用高强混凝土，尽可能选用中、低强度的混凝土。
4．设置滑动层：考虑到基础同时受到地基和桩基的约束，在基础的下底面设置滑动层来减小其约束，降低混凝土内部的约束应力。
（三）施工控制
1．优化混凝土配合比：（1）现场砼坍落度：泵送宜为80mm～140mm，坍落度允许偏差±15mm，到达现场坍落度损失不应大于30mm/h，总损失不应大于60mm；（2）尽可能降低砼的干缩与温差收缩，由于砼最高纯热值温升Tmax与每m3砼内的水泥用量成线性正比关系，应根据选用的原材料不同、水泥试验的富余标号不同，进行各种试配，最后确定最佳配合比。
2、混凝土的浇筑与振捣：
（1）全面分层：即在第一层全面浇筑完毕后，再回头浇筑第二层，此时应使第一层混凝土还未初凝，如此逐层连续浇筑，直至完工为止。采用这种方法，适用于结构的平面尺寸不宜太大，施工时从短边开始，沿长边推进比较合适。
（2）分段分层：混凝土浇筑时，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疑，又可以从第二段依次分层浇筑。这种方法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，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。混凝土浇筑层下端开始逐渐上移。混凝土的振捣也要适用斜面分层浇筑工艺，一般在每个斜面层的上、下各布置一道振动器。上面的一道布置在混凝土卸料处，保证上部混凝土的捣实；下面的一道振动器布置在近坡脚处，确保下部混凝土密实。随着混凝土浇筑的向前推进，振动器也相应跟上。
（4）厚1.0mm内砼宜采用平推浇筑法，同一坡度，薄层循序推进依次浇筑到顶，厚1.0mm以上宜分层浇筑，每一浇筑层采用平推浇筑法，厚度超过2m时，可考虑留置水平施工缝。
（5）设置后浇缝，当大体积砼平面尺寸过大时，可适当设置后浇缝，以减少外约束力和温度应力，同时利于散热，降低砼内部温度。
（四）养护控制
养护是大体积混凝土施工中一项十分关键的工作。为保证新浇砼有适宜的硬化条件，防止早期干缩产生裂缝，大体积砼浇筑完毕后，要加以覆盖和浇水养护，普通硅酸盐水泥拌制的砼不得少于14天，其它水泥不少于21天。养护方法分降温法和保温法，夏季施工时一般可使用草袋覆盖、洒水、蓄水养护或喷刷养生液养护。冬季施工时，由于环境气温较低，一般可利用保温材料提高新浇筑砼表面和四周温度，减少砼的内外温差。在混凝土养护阶段的温度控制应遵循以下几点：
1．为了掌握大体积砼的温升和降温的变化规律以及各种材料在各种条件下的温度影响，需要对砼进行温度监测控制。大体积砼的温度变化在1h～72h变化最大，这段时间要每2h测量一次，4d～7d每4h测量一次，其后为8h一次，整个测量过程时间不少于20d，并作详细记录，整理绘制温度曲线。测温可采用埋钢管和采用测温装置等方法。
2．经测温如观测到砼内部最高温度与大气温度之差超过规定极限值时，要立即采取降温措施，降低砼内部温度，控制砼内部裂缝的产生，常见的方法有导温管加冷却水循环方法来降低砼内部温度。
三、结语
大体积混凝土施工质量的好坏，最重要的准备工作，从设计、原材料、搅拌、运输、浇筑、振捣、养护、测温等过程进行预控制，提前进行混凝土配比的确定、浇筑前热功计算、编制合理的实施计划以及浇筑后裂缝控制计算、保温材料的选择及厚度计算都对混凝土的最终质量有着重要作用，是不能被忽略的。因而，在大体积混凝土的施工过程中，大体积混凝土施工方案的成功与否，将直接影响大体积混凝土施工质量。
建筑工程质量受到施工过程中各个环节的影响，整个施工阶段的工作要求各方人员积极配合，认真研究分析，做好事前控制、事中控制和事后控制，针对质量影响因素，采取积极控制措施，加强预控，以不断提高企业管理人员的综合素质，适应不断变化的建筑市场。
参考文献
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