大体积防辐射混凝土的裂缝控制和养护

靳大为

摘 要：建筑工程量的不断加大，防辐射混凝土的应用也越来越广泛，但是随之而来的裂缝问题却是困扰工程质量的一大障碍。本文分析了大体积混凝土的结构组成和出现裂缝的机理，并探讨了控制裂缝的施工程序和质量养护的措施。

关键词：大体积混凝土；防辐射；裂缝控制；养护

中图分类号： TU37 文献标识码： A

一、工程概况

大体积防辐射探伤工业厂房，建筑层数一层，高度21.8m，主体采用钢筋混凝土防辐射墙结构，墙厚以标高14.35m分界，以下主照射墙厚3.25m，背墙厚2.2m，两侧墙厚分别为1.8m和1.7m。14.35m以上主照射墙厚1.75m，背墙厚1.0m，两侧墙厚分别为1.1m。屋面混凝土厚500mm，四周较厚处1.4m。混凝土强度等级C25，总量8千多方，为确保后期通过防辐射检测，混凝土必须一次浇注完成，中间不停歇，不留任何设计要求以外的施工缝。

二、大体积混凝土的构成及裂缝出现机理

1、构成

大体积混凝土属高性能混凝土，而高性能混凝土是一种具有高耐久性、高施工性能、高强度的“三高”混凝土。高性能混凝土是在普通混凝土的基础上增加了第五或第六组分:外加剂和超细矿物掺合料。与普通混凝土相比，混凝土均匀性、致密性、耐久性都有大幅度的提高。混凝土配合比设计，要求在保证混凝土具有良好工作性能的情况下，尽可能的降低混凝上的单位用水量，采用“三低”:低水化热、低坍落度损失、低水胶比的原则。

2、裂缝出现机理

随着一次性浇筑混凝土体量的增加，混凝土内部由于温度不均匀带来的永久性温度应力及由温差应力造成的开裂的现象越来越严重。大体积混凝土的温度应力问题可以简单的分为如下两个阶段:第一阶段为混凝土浇筑初期升温阶段，混凝土浇筑初期，由于水泥水化放热，使混凝土有较大的温升。由于混凝土导热能力差，加上大体积混凝土的体积大，水化热也较大，所以表面散热快，内部散热慢，使内部温度持续升高，初凝后混凝土内部升温膨胀，就会造成大体积混凝土的表面开裂;第二阶段为混凝土硬化后期的降温阶段，当大体积混凝土的内部进入降温阶段后，随着温度的降低，体积缩小，如果存在较大的内外温差，则内部温度下降时，外部降温数值较小，这就会在核心混凝土中形成较大的拉应力甚至造成裂缝。因此，为了防止温度裂缝的产生，保证结构整体性、耐久性和强度要求，必须进行温度裂缝控制。

三、大体积防辐射混凝土裂缝控制的施工程序

1、比例设计与择取原材料的方法

1.1 对水泥的选用原则：在整个工程过程，防辐射混凝土我们主要选择那些高密度、需水量以及水化热偏低的水泥。该工程中选用的是水化热较低、有害成分含量少、质量稳定的 p.c.32.5普通硅酸盐水泥。

1.2 对水的采用原则：拌合水要与《混凝土拌合用水硬性指标》为基准。

1.3 粗骨料以及细骨料的选用原则：一般来说防辐射混凝土的密度应大于 3.4t/m3。为满足要求，粗细骨料都必须采用重晶石，石粉的密度＞4.2，砂和砾石的密度＞4.2。重晶石为此工程过程所选用的主要骨料。

1.4 对外加剂的选用原则：不要选择含氯离子的聚羧酸减水剂。其作用为对新拌混凝土的塑化，让其在同等用水量的情况下，提升混凝土的流动以及和易性。

1.5 配合比的一些选用原则：对混凝土的配合比进行了研究性试验、敏感性试验、信息试验和适用性试验，以满足混凝土的密度、强度等技术要求，并最终确定了配合比。

2、全程模拟试验

模拟试验的主要目的是对混凝土的运输、生产以及浇灌等工艺是不是满足了设计条件等一系列在施工前实施的检验，而且对一些施工数据进行搜集，并回馈到以后的施工过程。所以，我们构建了一个重混试验块体去采集这些参数。

2.1 试验的程序：试验块体为长 1 米、宽 0.7 米以及高为 3.0 米的混凝土试块。模拟试验我们将其分成三个部分：产出量试验；浇筑试验；钻孔取芯。其中浇筑试验涵盖了下述几点：重混的生产运输、模板支设、浇筑振捣、养护成型以及缝处理等，上述都是以现场操作为基础。以检验浇筑的程序安排以及操作手段的适应程度；而产出量实验和浇筑试验一起实施，产出量实验主要是为了检验混凝土的产出量以及凝结耗时；钻孔取芯主要是利用将试块钻孔取样，分析其内部的密度、均匀状态等，因此更为深入的验证工程环节与操作方法的匹配性。试验之前，针对三次试验编制专项方案并报业主审核和批准。方案中应明确试验场地、人员人数、机具设备、模板支设、质量要求、安全注意事项等方面的内容。

2.2 浇筑试验的方法：用一块 5 米×5 米的空地，在此地开始浇筑垫层，其厚度要合理并将外表抹平。由于混凝土的密度超过普通混凝土近两倍，所以在匹配模板时对龙骨以及对拉丝要进行加密程序。要预留溜槽以及串筒，这样能够确保混凝土的下落高度少于 1.5 米。要预设测温线，测温线可以判断且引导后期的保养以及护理。此次试验我们动用了 2 台水泥罐车以及 1 个搅拌机组，1 台汽车吊，1 个料斗。在实验环节里，注意搜集相关施工参数（如产出、坍落情况、振捣耗时、凝结耗时以及浇筑的措施等），并在过程中进行相应的分析以及记录，用以辅助未来的施工。

2.3 钻孔取芯：一般在试块浇筑结束后七天里，拆除模板且在试块外边进行点的选择，且用画出其具体位置。用工程钻机钻孔取芯，在芯样被取出后，查看芯样外边的密度。

2.4 数据的记录以及实验效果评定：我们进行模拟试验的根本目的是为以后施工给出依据。不但要对浇筑振捣、生产、加固以及运输等工艺进行评定，还要做一次提前的演练以减少突发事件的应对过程。所以，试验当中的数据应当有详细的记录，并需对它们进行必要的分析。

四、混凝土裂缝控制及质量养护的措施

大体积混凝土产生裂缝的主要原因就是混凝土内外温差过大，超过规范允许值20度，因此，在施工中可以采取适当的措施，通过技术手段，避免有害裂缝的产生。

1、降低混凝土入模温度。做好质量事前预控，提前与商品混凝土供应厂家沟通，明确本项目大体积防辐射混凝土的施工特点、难点和重要性，场地内的砂、石原材料必须有遮阳防雨措施，不得露天堆放暴晒，混凝土拌合用水采用商品混凝土厂家自备井水（水质符合要求），水温较低。通过以上措施，大大降低了原材料的温度。另外，混凝土运输过程中采取一定的保温隔热措施，在罐车外部包裹棉毡（同冬期施工），避免运输途中阳光直晒，降低混凝土入模温度。

2、优选原材料，降低水化热。本工程防辐射墙体混凝土强度等级设计为C25，在浇注混凝土前，通过大量的试配、试验和比对，最终得出选用P.C.32.5水泥满足强度和温度控制的要求。同时，在试配过程中掺入了适量的粉煤灰，以取代部分水泥，进一步降低水泥水化热。

3、浇筑、振捣、压面和养护

3.1 浇筑：因混凝土结构横断面尺寸较小，一般择取全面分层的工程方法予以布料，通常布料厚度小于350 毫米。布料过程所用料斗与串筒、溜槽共同进行浇筑，保证其自由下落高度不超过 1.5 米。在进行的过程速度要进行一定的控制，防治对模板造成太大的压力。重混凝土振捣要使用直径 Φ50 的振捣棒，遵循快速插如、缓慢拔出的原则，且振捣棒要始终保持垂直状态。每次振捣时间控制在 20-30 秒[2]。当混凝土表面开始泛浆时应立即停止振捣。混凝土的振捣应与布料一同实施，振捣上层混凝土要把振捣棒插入下层约 5 厘米的位置，用以让其可以结合到一起。振捣棒插入的位置则利用行列的方式，从而避免插棒凌乱而造成漏振，同时振捣棒与模板之间的振动要保持一定的距离[3]。

3.2 压面：在抹压过程，用抹子反复的进行抹平，防治混凝土外边出现裂缝。因为表面的浮浆有一定的厚度，所以要随时查看混凝土外表的状态，若有裂缝，要第一时间予以压面。

3.3 相关的养护措施：混凝土墙体作为防辐射的结构，其裂缝控制至关重要。裂缝的产生主要分为表面风干开裂和温度应力所致，为了减少裂缝产生的可能性，一方面注意压面，另一方面在养护中还应注意如下内容：通过模拟试验的测温数据可以看出：升温时间大概为 20 个小时；3 天左后温度曲线趋于平缓；在未做原材料降温的前提下，极端温度为 68.0℃，满足技术要求。为了降低混凝土结构在温度改变时出现的裂缝，那么就要在养护环节做到其外部环境的恒温控制：一般带模养护要在4天以上，期间在主次背楞间要添加麻袋进行保温；表面要淋洒热水进行养护，用多层塑料布铺设；养护三天后可拆模，拆模后要第一时间涂刷养护剂，且悬挂塑料布，让其与墙面保持紧贴状态，且进行必要的保湿。整个养护期应不少于 7 天。

3、混凝土浇注过程中的温度控制。施工季节宜选在夏季，此时昼夜温差小，非常适合大体积混凝土的施工。尤其是夜间温度不能过低，否则混凝土内外温差过大，必将导致有害裂缝的产生，同时降低混凝土抵挡射线穿透的能力；加入一定比例的缓凝剂，分层浇注，放慢速度，在下一层混凝土初凝前浇筑完上层混凝土，以利于混凝土水化热的离散；也可在混凝土浇注过程中，向墙体内均匀抛洒10%左右的毛石，以降低水泥用量，吸收部分水化热；邀请专业测温队伍，加强混凝土测温控制，若遇降雨或突然降温导致内外温差过大，必要时用棉毡对外模板进行围护。

4、编制应急预案并进行演练。由于防辐射混凝土必须一次浇注完成、不允许留设施工缝的特殊要求，在浇筑前必须编制应急预案，并进行演练，确保混凝土浇注的连续性。如：务必与商品混凝土厂家保持通讯畅通，根据商砼站距离施工现场的距离，合理安排砼罐车数量，选择多条运输线路，防止堵车、车辆故障、交通事故等突发事件的影响，保证混凝土供应及时，施工现场连续浇注；另外，施工现场自备发电机一台，施工前模拟突然停电，演习市电与发电机的无缝切换，以应对意外停电的影响。

结束语

大体积防辐射混凝土工程系统且漫长，需要针对其特点采取不同的施工方法。在施工中，需要严格控制材料的温度，摊铺时的温度，碾压时的温度，对于摊铺机的速度等都需要进行严格控制，在进行混凝土碾压时，其速度和次数都需要进行有效地控制，才能够保证铺设的道路质量更高。本文也简要论述了这一施工应该注意的要点，期望能为防辐射施工提供一定的理论，从而构建科学、系统、合理的施工裂缝控制体系。

参考文献

[1]潘晖.防辐射混凝土研究现状存在问题及发展趋势[J].武汉理工大学学报,2011（04）:57-59.

[2]丁华光.防辐射混凝土及核固化材料研究现状与发展[J].武汉理工大学学报,2012（02）:89-91.

[3]王川.防辐射混凝土的试验研究[J].建筑材料学报,2010（13）:67-69.