浅谈大体积混凝土防裂施工技术

汤兆忠

摘要： 大体积混凝土是指最小截面尺寸大于等于1m的混凝土结构。本文主要就工程实例中的大体积混凝土出现的裂缝问题进行分析，并总结出一些防裂措施，以供参考。

Abstract： Mass concrete refers the concrete structure which minimum cross-sectional dimension is greater than or equal to 1m. In this paper， problems in mass concrete cracks of Engineering example were analyzed， and some anti-cracking measures were summarized， for reference.

关键词： 大体积混凝土；防裂；施工技术

Key words： mass concrete；anti-cracking；construction Technology

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）03-0097-02

0 引言

①通灌铁路大体积混凝土简介。大体积混凝土是指最小截面尺寸大于等于1m的混凝土结构。东北东部铁路新建通化至灌水段工程，起始于辽宁省丹东市的宽甸满族自治县境内终止于吉林省通化县。沿线高桥长隧比例高，其中北青沟特大桥最大墩高57.4m，基础采用挖井基础，16#墩基础截面为圆端型长12.74米，宽10.94米，高11米，基础混凝土方量为1250.601ｍ3，如图１。

兴隆沟6号大桥为三线桥，３＃墩坡比４５：１，墩底截面是圆端型，长1５.１８米，宽4.78米。施工时每6米一个浇注段，一次浇注混凝土方量为392m3。如图２。

②大体积混凝土出现裂缝的种类。按深度的不同，大体积混凝土内出现的裂缝可分为表面裂缝、深层裂缝及贯穿裂缝三种。其中表面裂缝一般危害性较小；深层裂缝是部分地切断了结构断面，也有一定危害性；而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。它切断了结构的断面，可能破坏结构的整体性和稳定性，其危害性是较严重的。但出现裂缝并不是绝对地影响结构安全，它都有一个最大允许值。一般混凝土结构表面的最大裂缝宽度不得大于0.2mm。

③动机。随着我国建筑市场的快速发展，大体积混凝土工程越来越多，特别是在一些大坝、桥梁以及高层建筑的基础工程中都出现大体积混凝土，而大体积混凝土硬化时要释放出大量的水化热，使混凝土内部温度过高，经常出现很多裂缝。这些裂缝必然会影响到结构的整体性和耐久性，所以减少大体积混凝土的裂缝显得至关重要。

1 论证

本工程大部分桥涵基础墩台身混凝土的截面尺寸较大，混凝土实体尺寸已经大到必须采用相应的技术措施妥善处理温度差值，合理解决温度应力并控制裂缝展开的混凝土结构。在混凝土初凝期间水泥的水化热所产生的温度变化和混凝土收缩，以及外界约束条件的共同作用而产生的温度应力和收缩应力，是导致大体积混凝土结构出现裂缝的主要因素，这也是大体积混凝土施工要力图规避的。

1.1 为什么会出现裂缝，有何危害

1.1.1 由于混凝土内外温差过大，产生温度应力 在混凝土浇筑后，水泥因水化作用会在混凝土内部产生大量的热量，使混凝土内部温度快速升高，而混凝土结构外露的表面热量易散发，便造成混凝土内部与表面的温差过大，这样就会产生温度应力。此时混凝土的结构表面产生拉应力、内部产生压应力。混凝土结构体积越大，水泥用量就越大，内部产生的温度越高，从而产生的温差越大，造成温度应力也就越大。当温差产生的表面拉应力大于混凝土的极限抗拉强度时。便会在混凝土表面产生裂缝。

如果在混凝土施工阶段，外界气温较低时，也会增大混凝土的内外温差，形成较大的温度应力，导致大体积混凝土表面出现裂缝。

1.1.2 由于温度变化使大体积混凝土结构发生变形，从而产生约束应力 在浇筑大体积混凝土时，水泥的水化热会使结构的温度快速升高，从而使混凝土产生膨胀变形，而混凝土受到已有结构模板的约束，从而产生了约束应力，周边的约束会在混凝土内部产生压应力。混凝土初凝后，水化反应减慢，温度迅速下降，又会在其内部产生拉应力，当产生拉应力超过混凝土的抗拉强度时，便会在混凝土内部出现垂直裂缝。

1.1.3 大体积混凝土因收缩变形也会引起的裂缝 混凝土塑性收缩裂缝发生在降温阶段，硬化之前，混凝土的体积随温度不断减小而产生收缩，同时混凝土的硬化过程也混凝土内部胶质体的胶凝过程，这样使大体积混凝土产生硬化收缩。当收缩应力大于当时的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土中产生收缩裂缝，这种裂缝有时会成为贯穿全断面的结构性裂缝，给结构带来质量隐患。

1.2 如何采取严密措施，避免有害裂缝的出现

1.2.1 混凝土浇筑前的准备

①砂、石子要用篷布遮盖，避免日光曝晒，并用冷却水搅拌混凝土，以降低混凝土的入模温度；

②严格控制砂石料的含泥量，将碎石含泥量控制在1%以内，中砂含泥量控制在2%以内，可减小因含泥量过大对混凝土抗裂的不利影响。

③采用水化热低的水泥；并在混凝土中加缓凝型减水剂来延迟水泥水化反应，降低水化热。

④改善骨料级配，选用大粒径且级配好的粗骨料，降低水灰比，掺加高效减水剂减少水泥用量，使混凝土最大水泥用量不超过350kg/m3；以达到减少水泥用量、降低水化热的目的。

⑤在结构内部预埋冷却水管（硬质塑料管），U形布置，塑料管距混凝土底面0.5米时，开始在混凝土结构内盘管，每层高度不得大于1米，冷却水管道距结构尺寸外边不得小于0.5米。管端头接上水泵，放入蓄水池，通过冷却水的循环流动，强制降低混凝土水化热温度，减少内外温差从而减少温度应力对大体积混凝土裂纹。“预埋冷却水管”原理是通过高压水泵将温度较低的水注入预埋在混凝土中的循环水管中。

1.2.2 混凝土浇筑施工中的要点

①在浇筑过程中严格控制混凝土的塌落度，将混凝土的平均塌落度始终控制在140mm，我们派驻实验人员在现场做塌落度实验，对于不合格的混凝土严禁使用。

②混凝土的浇筑时间选在一天中气温较低时进行，并对混凝土输送泵的管线喷水降温；以降低混凝土的入模温度。

③混凝土采用连续斜面薄层推移式浇筑方法，每层混凝土浇筑厚度不超过300mm，浇筑速度不宜太快，以加快混凝土散热速度；

④使用插入式振动器捣固密实，对每一振捣部位，必须振动到该部位混凝土密实为止。密实的标志是混凝土停止下沉，不再冒气泡，表面呈现平坦、泛浆。

⑤采取二次振捣以加快混凝土热量散发，使温度分布均匀。

1.2.3 混凝土浇筑后的措施

①混凝土浇筑完毕后用抹刀将混凝土面收平，在混凝土凝固前二次收浆，人工压抹1～2遍，以清除混凝土收缩沉降引起的沿水平钢筋走向的表面干缩裂纹；

②因为水泥在水化过程中1-3天释放出的热量是总热量的一半，所以在浇注完成12小时后即应开泵循环水冷却，并及时测定水温，混凝土也按要求2小时测温一次。以观察所达到的效果。测量点的设置沿浇注的高度布置在底部、中部和表面。若发现混凝土内部温度过高，内外温差超过25度，应及时采取措施。如循环水内拌和冰水（以降低混凝土入模温度）、混凝土表面加强覆盖等，以尽快降低内外温差。现场必须有专业人员负责对混凝土温度的监测，并列表做好记录，内容包括浇注部位、时间、大气温度、混凝土表面温度、混凝土内部温度、最大温差、入水温度、出水温度、负责人、测温人、时间；

③养护方法：包裹一层塑料薄膜和一层3cm厚的防水岩棉被。塑料薄膜很有效地保证了混凝土表面的潮湿，既保证了表层混凝土的强度增长，又使前3周的降温阶段不致出现干燥收缩，还保证了微膨胀剂充分发挥补偿收缩的作用。岩棉被的效果保温，防止内外温差过大。当混凝土表面温度过高，不利于降温时，局部揭开岩棉被加快降温。如岩棉被被雨水浸透，导热系数增大，使混凝土浇筑后3周的降温速度均匀；

④养护时间：三周；

⑤当混凝土的强度达到设计强度的100％时方可拆模，拆模时要保证混凝土表面与外界环境的温差不大于15℃。

2 结论

在东北东部铁路新建通化至灌水段工程中，我们的技术人员和施工人员在“提高大体积混凝土观感质量QC小组”的活动中，通过对大体积混凝土的施工技术控制，从施工准备、到混凝土浇筑和养护各个阶段均严格采取措施，从而保障了该工程大体积混凝土的观感质量合格。混凝土表面没有出现过颜色不均匀、表面不平整、蜂窝麻面、孔洞、露筋、表面破损、表观微裂纹等现象。

参考文献：

[1]王修强.浅谈大体积混凝土的裂缝控制[J].煤炭工程，2006（04）.

[2]张宽.大体积混凝土裂缝的成因与预防[J].中国水运（下半月），2011（04）.

[3]陈志中.大体积混凝土温度裂缝控制探讨[J].中国新技术新产品，2011（11）.