关于大体积混凝土浇筑技术的初步探讨

李春杰 马国茹

【摘 要】在工程结构大体积混凝土的浇筑中，若施工控制不当，极易引起较为严重的后果，使工程结构产生危害性裂缝，影响工程结构的设计与质量要求。所以，在浇筑大体积混凝土的施工中，一定要采取有效措施确保混凝土的质量。本文将对大体积混凝土结构裂缝的产生机理进行简要分析，并对在工程施工中采取的措施提出一些可以借鉴的方法。

【关键词】大体积混凝土 裂缝 浇筑 措施

大体积混凝土的概念：我国《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009里规定：混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土，称之为大体积混凝土。

我国目前正在建造工程中的大型设备的基础、大型结构构筑物、给排水工程、高级和特殊功能建筑的箱型基础、有较高的承载能力的桩基和厚承台等各种规模较大的钢筋混凝土结构，都采用大体积混凝土浇筑技术。大体积混凝土已大量用于工业和民用建筑之中。在混凝土构筑物的整体浇注中，为避免裂缝的生成，对它的施工技术提出了更高的要求。

1大体积混凝土浇筑中产生裂缝的机理

1.1大体积混凝土产生裂缝的几种形式

根据其物质组成的结构分为两种裂缝：肉眼看不到的微观裂缝和肉眼可见的宏观裂缝。

宏观裂缝按深度的类型又分为表面裂缝、深层裂缝、贯穿裂缝三种。混凝土表面裂缝通常是在干燥收缩变形和混凝土自己的温度场变化、内部约束或由于气温骤降引起的，一般不能形成贯穿裂缝或深层裂缝；深层裂缝出现在脱离的基础的限制范围之外的表面裂缝，在经历较长的冷却过程中的发展后，在混凝土砌块里面形成一个温度梯度陡的复杂性温度场，从而使裂缝以纵深发展的形式而形成深层裂缝，但其内部仍然是连续的； 基础贯穿裂缝是切断混凝土结构的大裂缝，是由混凝土变形由外部约束所发生，使其整个横截面均受拉应力，这种情况下，只要出现裂缝，便会形成贯穿裂缝。

微裂缝存在于所有混凝土结构，在设计规范中已考虑到微裂缝对混凝土强度和抗裂性的影响，它的存在是正常现象。

1.2大体积混凝土裂缝产生的原因

（1）温度，它作为一个变形因素，在混凝土结构中造成的裂缝，有表面裂缝和贯穿裂缝两种形式。在工程施工期间产生的结构裂缝，主要是水泥水化热引起的温度变化所致。由于内外温差所产生的应力和应变，一旦温度应力超过混凝土所能承受的拉伸强度时，即会出现裂缝。

（2）水泥水化热，水泥水化过程会释放一定程度的热，而大体积混凝土结构通常会横截面较厚，水泥释放的热量聚集在结构内部不容易分发。随着混凝土龄期增长，弹性模量随之增加，混凝土内部冷却收缩的约束力将越来越大，以致产生很大的拉应力。当混凝土拉伸强度不足以抵抗这样的拉应力时，混凝土结构便开始出现温度裂缝。

（3）外届温度变化，大体积混凝土施工阶段，由于外部空气影响，外界温度越高，混凝土浇筑温度也越高； 外部温度下降，也增加了混凝土的冷却速度。特别是气温骤降，将大大增加外层混凝土与内部混凝土温度梯度。温差越大，温度应力也越大。在这种情况下，将导致混凝土内部结构的力的不平衡造成裂缝。

（4）约束条件，各种结构中的变形变化过程中，是受一定的"约束"或"抑制"而阻碍结构变形的现象，这就是指的约束。大体积混凝土由于温度变化会产生变形，而这变形受到约束会产生一个应力，这是温度变化引起应力状态。而当应力超过一个值时他们便会导致裂缝的发生。

（5）混凝土收缩变形，混凝土中八成的水分需要蒸发，约两成的水是水泥硬化必要的条件。混凝土水化产生的体积变形称为"自身体积变形"，变形的主要影响取决于胶凝材料的性质。对于普通水泥混凝土大多为收缩变形，少数的为扩张变形。额外的水分蒸发可能会导致混凝土体积收缩，这种收缩变形不受约束条件的影响。如果有约束就可能会导致混凝土开裂，并会随着混凝土龄的增长而发展。

2大体积混凝土浇筑过程中采取的措施

2.1设计控制措施

尽可能选择强度水平低的混凝土，充分利用混凝土的后期强度。在混凝土早龄期，混凝土负载远未达到设计负荷值。可以使用的混凝土60d或90d的后期强度，尽可能降低混凝土中水泥用量，以减少混凝土浇筑块水化热温度。大体积混凝土水泥的强度宜在C25-- C35的范围内使用，水泥用量最好的不超过380kg/m3。

应该使用直径较小的、密度均匀分布的方式布筋，防止水化热温度和收缩引起的应力影响。要适当提高配筋率，提高混凝自身的极限拉伸应变和混凝土抗收缩变形的能力，以防止因混凝土自己的收缩产生大量的应力集中点，使混凝土结构局部出现塑性变形裂缝。

2.2施工控制措施

合理选择原材料、优化混凝土配合比，控制混凝土的温升、提高混凝土抗拉强度和极限拉伸变形能力、降低线性膨胀系数等。

（1）采用低水化热、高强度水泥。以减少水泥水化热，提高混凝土抗裂性能力。应要求制定混凝土中使用的水泥7天的水化热不超过25kJ/ kg。

（2）采用导热性好、线性膨胀系数小、分级合理的骨料。减少混凝土温度应力。根据结构的最小横截面尺寸和抽送水泥管内径，选择一个合理的最大粒径，尽可能选择较大的颗粒尺寸。

（3）优化的混凝土组合。以确保混凝土的强度和流动性条件下，尽量节省水泥用量、减少混凝土的水化热温升。在保证混凝土设计要求的前提下，适当降低水灰比，适量混合粉煤灰，以减少水泥用量，减少混凝土绝热温升，以改善混凝土抗裂性能力。

（4）掺杂外加剂以减缓混凝土水化热的发生速率。适当的使用缓凝减水剂和微膨胀剂，以减少大体积混凝土体积收缩影响，以减少混凝土可以开裂的可能性。

（5）减少混凝土进入模具的温度。控制混凝土内外温差，当没有设计要求时，控制在二十五日摄氏度以下为宜，如采用降低混和水温度、用水冲洗冷却骨料温度、避免曝晒等措施。

（6）适当的设置后浇带。以减少外应力和温度应力，也有利于散热和减少混凝土内部温度。

（7）强制降温。可以在混凝土结构中嵌入冷水管，由循环水将混凝土内部热量带出。降低混凝土内部温度。

2.3保养措施

（1）保温养护是大体积混凝土施工的关键。保温养护的目的主要是减少大体积混凝土浇筑块和外部温度的差值，降低混凝土砌块的冷却速度，充分利用混凝土的拉伸强度，提高混凝土砌块承受温度应力时的抗裂性的能力。达到防止和控制温度裂缝的目的。

（2）混凝土浇筑后4?6小时，可能会在表面上出现塑性裂缝。可用二次压光或二次浇灌层处理。用塑料薄膜，秸秆布等，作为混凝土表面的保温材料，在寒冷季节可以架设挡风保温棚，覆盖层厚度应根据温度控制指标的要求计算确定。其他具有保温性能良好的材料也可用于混凝土的保温养护中。在大体积混凝土施工中，它可以因地制宜地使用保温性能好，价格便宜的材料，作为大体积混凝土的保温养护材料。

（3）在大体积混凝土养护过程中，不得用强制的、不均匀的冷却措施，否则极易使大体积混凝土因温度不平衡而出现裂缝。大体积混凝土施工中，无论使用钢模板还是木模板，在模板拆除后，都应根据大体积混凝土浇筑块内部的实际温度场情况，按温度控制指标的要求采取必要的保温措施。

2.4监测措施

（1）浇注过程监控，监测混凝土浇筑温度，以确保浇注温度不要超过控制标准，以控制混凝土浇筑后的温度峰值。其中还包括混凝土搅拌、混凝土原料、混凝土运输过程温度监测，使混凝土从生产到浇筑全过程的温度在正常可控范围。

（2）养护时的检测，在大体积混凝土保温养护过程中，应对混凝土砌块和外部的温度差、冷却速度进行监控。根据现场实际测量结果进行温度控制。

3结语

大体积混凝土浇筑工程，是目前施工中应用较多的一项技术。在施工过程中，只要合理设计，合理规范施工方案，采取有效措施，仔细落实好各个施工环节，妥善作好浇筑后的养护工作，有效控制混凝土温度，就会杜绝大体积混凝土有害裂缝的产生，使所建大体积混凝土工程满足设计与质量要求。

参考文献：

[1]王铁梦.谈控制混凝土工程收缩裂缝的18个主要因素.混凝土，2003.11.

[2]张少锋.大体积混凝土温度裂缝的控制.土木工程，2009.1.

[3]侯君伟.现浇混凝土建筑结构施工手册.机械工业出版社，2003.6.

作者简介：李春杰（1978— ），男，河北景县人，本科，毕业于大连理工大学；单位：日照市城市排水管理处。马国茹（1978— ），女，山东临沂人，大专，毕业于山东烟台大学；单位：日照城市排水有限责任公司。