对大体积砼施工裂缝的控制及现场温度应力的测试

柳风青 戚贤伟

摘要：随着中国经济的迅猛发展,掀起建设高潮,大体积砼在各类构筑中被广泛应用。本文通过了大体积砼裂缝原因进行分析、对大体积砼施工裂缝的控制和现场温度应力的测试进行探讨。

关键词：大体积砼施工；裂缝；原因分析；控制；现场温度

Abstract: with the rapid development of China's economy, bring about construction upsurge, mass concrete in all kinds of building is widely used. This article through the mass concrete crack reason is analyzed, to the mass concrete construction cracking control and the temperature stress test were discussed.

Keywords: mass concrete construction; Crack; Reason analysis; Control; Temperature field

中图分类号：[TQ178] 文献标识码：A 文章编号：

在现代工业与民用建筑中，工程的规模越来越大，基础的结构形式也日趋复杂。现在较多采用大体积钢筋混凝土基础形式。但大体积钢筋混凝土具有结构厚、体形大、钢筋密、混凝土数量多、工程条件复杂、施工技术要求高等特点。除了必须满足强度、刚度、整体性和耐久性要求外，还存在如何防止裂缝产生。并且大体积混凝土硬化期间，由于水泥水化过程释放的水化热所产生的温度变化和混凝土收缩共同作用，由此而产生温度应力和收缩应力，导致钢筋混凝土出现裂缝。这些裂缝会给工程带来不同程度的危害。如何采取有效的措施，防止温度应力造成混凝土基础出现有害裂缝，一直是大体积混凝土结构施工中的一个重大的课题。本工程地下室底板砼工程量较大，属典型的大体积底板砼浇筑施工。如何预防和控制大体积砼温度应力引起的有害裂缝是施工质量管理的关键，特别是如何保证混凝土加强带的砼施工质量更是关键。

一、大体积砼施工工艺

1、大体积砼施工工艺流程图

2、工艺原理

（1）大体积砼浇灌过程中，由于散热条件差，水化热积聚造成的温升，内外温差和降温引起砼体积变化，由于约束的存在不能自由变形而出现了温度应力，温变应力超过砼的抗拉强度时就出现裂缝，温度裂缝常是贯穿性的，给结构和使用带来危害。在大体积砼施工中，通常采用控制水化热温升、温差、降温梯度，减小约束，增强结构抵抗温度裂缝的能力来加以解决。

（2）大面积砼浇灌过程中，散热条件好，水化热引起的温度应力影响不大，而硬化过程中砼的收缩则在约束条件下形成收缩应力（在大体积砼施工时，折算为“当量温差”考虑），也会导致裂缝。施工时常采用优化配合比或采用“补偿收缩”砼（UEA）或使在硬化过程中处于潮湿环境，减少收缩值，以控制裂缝的发展。

（3）厚大体积砼、通过热工计算预测其中心温度、降温梯度当量温差及其温度应力，制定温控措施。

（4）大体积砼、大面积砼控制温度（或收缩-当量温差）裂缝的主要途径是采取优化配合比降低砼的水化热和收缩值、改善约束条件、避免应力集中的影响和采用保温蓄热养护改善硬化过程的环境条件等措施。

二、大体积砼裂缝原因分析

大体积混凝土裂缝产生的原因是水泥水化热发出的热量不能及时散发出去，使砼内部温度急剧升高后产生了一系列温度变形行为，如果温度变形受到约束使得局部拉应力大于混凝土抗拉强度，便产生温度裂缝。大体积混凝土温度裂缝控制主要从两个方面采取措施，其一是降低温度应力，二是提高混凝土抗拉强度。

三、大体积砼施工裂缝的控制

针对以上所分析的裂缝形成原因，我们可以采用以下措施加以控制：

1、降低温度应力的措施

降低温度应力的措施主要是控制砼内外温差且不得超过25℃。

（1）降低砼水化热（即降低砼内部温度）

为了降低混凝土内部温度的升高，大体积混凝土配合比设计中每种基本材料都应满足降低或减少水化热的要求。可与设计协商采取如下措施：

①采用低热的42.5号矿渣硅酸盐水泥，其水化热为52.5号普硅水泥的70%。

②采用高效减水缓凝剂与粉煤灰优化混凝土级配比，粉煤灰的掺量为水泥用量的15%，大幅度减少了混凝土单位立方米的水泥用量，同时又满足强度要求，减少总发热量。由于外加剂的使用，混凝土的和易性、可泵性大大提高，初凝时间适当推迟，为大体积混凝土的连续施工提供了有利条件。

③控制混凝土的入模温度控制混凝土的入模温度，对降低混凝土体内的最高温升，加快降温时间，缩短保温周期有一定的效果，因此要求：

a．混凝土搅拌站的水泥、砂、石料预先入仓，防止日光曝晒。

b．配备足够泵车设备，加快浇筑速度，现场加强指挥，减少商品混凝土的运输时间和停歇时间。

（2）保温养护

对大体积混凝土施工，在尽量减少混凝土内部温升的前提下，其养护是一项关键的工作，必须切实做好。保温养护的作用一是减少混凝土的热扩散，提高混凝土表面温度，减少混凝土内部的温度梯度，减少表面裂缝；二是延长散热时间，充分发挥混凝土强度的潜力和材料的松弛特性，控制综合温差。在外约束条件下混凝土内部产生的拉应力小于混凝土抗拉强度，防止产生贯穿性裂缝。

混凝土按薄层浇筑达到浇筑高度找平后，在混凝土表面上覆盖二层塑料薄膜，膜上加盖二层草袋，进行保温保湿养护。

混凝土浇筑施工过程温控指标为：

内表温差：△T≤25℃

降温速度：V≤1～1.5℃／天

③抗裂安全系数：K=f／B=1.10～1.15

当混凝土内外平均温差不大于10℃时方可撤消保温养护层。

2、提高混凝土抗拉强度的施工措施

（1）控制水灰比

控制水量是大体积混凝土施工的重要内容，混凝土配合比中采用高效减水剂是一项可靠的措施。施工时加强指挥，减少商品混凝土运输时间和停歇时间可确保混凝土的流动度。绝对禁止人为加水，加水不仅会降低混凝土的强度，而且水分大，会加大干缩，减少抗渗性和加大裂缝的可能。到达现场时混凝土坍落度必需符合要求，对坍落度不符合要求的混凝土坚决予以退回。

（2）控制混凝土骨料质量

粗骨料采用5～40mm的碎石，含泥量控制在1％以下，细骨料采用中粗砂，含泥量控制在2％以下，含泥量若超过规定，不仅增加混凝土的收缩，而且会降低混凝土的抗拉强度，对混凝土抗裂十分不利。

（3）浇筑方法

为了保证混凝土在初凝以前就被上一层新混凝土覆盖，采用斜面分层法施工，每皮厚度不大于50cm，由于斜面分层浇筑使新混凝土沿斜坡流下，散热快，降低了混凝土人模温度，且混凝土浇捣后产生的泌水现象，顺利地排走，能保证混凝土的质量。

（4）加强振捣

在混凝土浇捣过程中选用φ70mm振动棒振捣，平面呈梅花状，间距不大于35cm，待混凝土表面泛出薄浆即可，不准漏振，保证振动棒点点插到，混凝土层层振实，也不许过振，以免砂石、水泥离析。上下皮混凝土覆盖时，振动棒应插入下皮5cm左右，使上下皮混凝土结合良好，当表面混凝土振捣结束后，即安排泥工用长刮尺刮平，木蟹打毛。

四、现场温度、温度应力测试

现场温度与温度应力测试可由业主或承包商组织进行，监测所采用的仪表和元件拟采用了英国施伦伯杰公司生产的高精度多通道测量单元IMP通过S—网络与中央控制器组成的分散式数据采集系统，测温元件采用高精度热电阻温度传感器，测力元件采用高精度双自补偿埋人式温度应力传感器，巡检时间小于1秒钟。测试系统如下：

根据温度应力测试信息，若混凝土的实际内表温差和降温速度超过温控指标，在混凝土某部位出现拉应力时，及时加盖塑料薄膜、草袋等保温材料。

五、结束语

综上所述，虽然大体积砼很容易产生裂缝，但是大量的科学研究以及成功的工程实例都表明，只要我们在施工工艺、材料选择以及后期的养护过程中能够充分考虑的各种因素的影响，还是完全可以避免危害结构的裂缝的产生。

参考文献

1、GBJ10-89．混凝土结构设计规范[S]．

2、GB50204-92．混凝土结构工程施工及验收规范[S]．

3、毕佳,严松源.大體积混凝土施工中温度裂缝的控制[J].解放军理工大学学报(自然科学版),2000, (05).

4、葛新友.大体积砼温度裂缝产生的因素及控制措施[J].中国科技博览.2010（4）

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。