大体积混凝土施工技术浅析

陈 峰

0 引言

现代建筑中时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。它主要的特点就是结构厚实，体积大，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，所以必须从根本上分析它，来保证施工的质量。日本建筑学会标准(JASS5)规定:“结构断面最小厚度在80 cm以上，同时水化热引起混凝土内部的最高温度与外界气温之差预计超过25℃的混凝土，称为大体积混凝土。”JGJ/T 55-96普通混凝土配合比设计规程规定:“混凝土结构物中实体最小尺寸大于或等于1 m的部位所用的混凝土。有时断面不大，但由于所使用水泥的水化热较大，也应该按大体积混凝土考虑。”

本文以防治大体积混凝土的裂缝为出发点，对大体积混凝土施工技术进行初步的分析。

1 大体积混凝土施工产生的裂缝及原因

大体积混凝土内出现的裂缝按深度不同，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，其危害性最为严重。

产生裂缝的主要原因为:水泥水化热、外界气温变化和混凝土的收缩。

1.1 干缩裂缝

干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。

1.2 塑性收缩裂缝

塑性收缩是指混凝土在凝结之前，表面因失水较快而产生的收缩。产生的主要原因为:混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小，或者混凝土刚刚终凝而强度很小时，受高温或较大风力的影响，混凝土表面失水过快，使混凝土体积急剧收缩，而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩而产生龟裂。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等等。

1.3 温度裂缝

温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。混凝土浇筑后，在硬化过程中，水泥水化产生大量的水化热。由于混凝土的体积较大，形成内外的较大温差，较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝，这种裂缝多发生在混凝土施工中后期，且只在混凝土表面较浅的范围内产生。

1.4 安定性裂缝

安定性裂缝表现为龟裂，主要因水泥安定性不合格而引起。

2 混凝土配合比的优化

配合比设计的基本要求有三点:

1)要确保混凝土达到设计强度等级;

2)满足其他耐久性指标达到规范要求;

3)满足现场施工要求，如坍落度、初凝时间等。

在此基础上再对混凝土配合比进行优化，一般按以下三点原则进行:

1)采用最低胶凝材料和水泥用量的原则。在满足混凝土可泵性和耐久性指标的前提下，尽量降低胶凝材料的总用量及水泥用量，以减少混凝土的水化热及收缩值;

2)在满足规范和设计要求的前提下尽量适度提高粉煤灰的掺量，降低混凝土的水化热;

3)最少用水量法则。尽量降低混凝土的水胶比，提高混凝土的密实度，降低混凝土的空隙率，减少混凝土的收缩。在施工中，应及时排出析水或拌制一些干硬性混凝土均匀浇筑在析水处，用振捣器振实后，再继续浇筑上一层混凝土。

3 大体积混凝土的浇筑

大体积混凝土的施工工艺为:施工准备→浇筑振捣→泌水处理→表面处理→养护。其中关键步骤为浇筑振捣和养护。大体积混凝土浇筑方案应根据整体连续浇筑的要求、结构物的体型大小、钢筋疏密、混凝土供应条件等具体情况确定，可选择如下三种方案:

1)全面分层。在整个结构物内，采取全面分层浇筑混凝土，做到第一层全面浇筑完毕后，开始浇筑第二层时，已浇筑的第一层混凝土还未初凝，如此逐层进行，直至浇筑完成。这种方案适用于结构的平面尺寸不太大的工程，浇筑时宜从结构的短边开始，沿长边推进。亦可分为两段，从中间向两端或从两端向中间同时进行。

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。这种方案适用于结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。

3)斜面分层。混凝土从浇筑层的下端开始，逐渐上移，此时向前推进的浇筑混凝土摊铺坡度应小于1∶3。这种方案适用于结构物的长度超过厚度3倍的情况。

4 保湿保温养护

对于控制大体积混凝土的工程质量，养护是十分关键的工作。保温养护的作用:1)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。2)延长散热时间，充分发挥混凝土的潜力和材料的松弛特性。使混凝土的平均总温差所产生的拉应力小于混凝土抗拉强度，防止产生贯穿裂缝。保湿养护的作用:1)适宜的潮湿条件可防止混凝土表面的脱水而产生干缩裂缝。2)混凝土在潮湿条件下，可使水泥的水化作用顺利进行，提高混凝土的极限拉伸强度。一般在浇筑完毕后12 h～18 h内立即开始养护。连续养护时间不少于28 d或设计龄期。养护工作不仅要满足强度增长的需要，还应通过人工的温度控制，防止因温度变形引起混凝土的开裂。养护时，应根据当时气候条件采取相应的措施，测定浇筑后的混凝土表面和内部温度，将温差控制在设计要求的范围内。当设计无具体要求时，温差不超过20℃。当混凝土具有足够的抗裂能力时，不超过25℃。

做好养护工作，采用蓄水方式进行，并在混凝土表面覆盖一层塑料布，一层麻袋片，同时根据温差情况及时对混凝土表面覆盖厚度进行增减。混凝土内外温差及混凝土表面与大气温差均不得超过25℃。当发现内外温差达ΔT=25℃时应即刻增加覆盖，当ΔT降至20℃以下时，可拆除部分覆盖，以加速降温，如此反复，应注意速率不大于2℃/d。该工程施工完成后，至今尚未发现有裂缝和漏水现象。

5 施工总结

对于大体积混凝土的裂缝控制与防治，只要设计增加构造措施，施工单位在浇筑、振捣、养护等环节做好，混凝土生产厂家从配合比、用水量、骨料、水泥等方面入手，混凝土裂缝能够在一定程度上得到避免。同时，加强混凝土表面保湿、保温来减少内外温差是控制裂缝的有效措施。工作人员需要精心设计、施工，使建筑物、构筑物更好地发挥其社会效益。

[1]周志勋.大体积混凝土施工技术之我见[J].工程与技术，2008(8):9-10.

[2]吴立业，高玉良.试论大体积混凝土的施工[J].赤峰教育学院学报，2001(22):106-109.

[3]张 兵，庞 宇.浅谈大体积混凝土施工技术[J].施工技术，2011(4):16-22.

[4]王铁梦.建筑物的裂缝控制[M].上海:上海科技出版社，1987.

[5]段 峥，马朝雷，王莉莉.现浇大体积混凝土裂缝的成因与防治[J].2003(9):46-47.