大体积混凝土施工裂缝控制技术应用实例分析

大体积混凝土施工裂缝控制技术应用实例分析

【摘要】：本文结合国内某建筑工程，主要介绍大体积混凝土施工过程中产生裂缝的原因，并且针对其原因阐述如何对大体积混凝土裂缝进行控制，包括施工配合比设计、原材料、外加荆、施工措施、质量监测等有效手段，从而避免大体积混凝土产生裂缝。【关键词】：大体积混凝土；施工，裂缝；控制；应用

中图分类号： tu37 文献标识码： a 文章编号：

0.前言

混凝土裂缝产生主要是温度变形和湿度变形的影响产生的裂缝。混凝土制作过程中，只有从原材料，配制、搅拌、运输、浇灌、养生、综合考滤，才能控制混凝土不出现或少出现裂缝，做到不裂不渗。

1.工程概况

国内某建筑工程，为33层塔式住宅楼，结构形式为剪力墙。地下室基础筏板为梁板式筏基，筏板尺寸为133.2米x22.3米，厚度1.7米(底板800，翻梁高900)，局部3.4米，筏板混凝土浇筑量约为3000立方米。整个筏板共设3道后浇带，宽度1米，分4块浇筑。砼设计强度等级c35，抗渗等级s6。

2.裂缝原因分析

混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格(如碱骨料反应)等。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上

升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝上的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝。

3.配合比设计

3.1按照《普通砼配合比设计规程》(jg/t55)和《砼结构工程施工质量验收规范》(gb50204)计算配合比，水灰比0.55，水泥用量较大，对于浇筑厚度1.7米厚的块体砼，水泥水灰化所释放出来的热量，一般都在2d——3d达到高峰。经大体积砼热工计算，最大绝热温升值为th=6

4.4℃，砼中心计算温度tl(t)为38.6℃，要保证砼内外温差不大于25℃，必须进行保温养护，所以有效地降低砼内部温升是高性能大体积砼配合比和施工的关键。

3.2材料选择：砼粗骨料选用5—25mm连续级配伊河破碎卵石，含砂量0.8％，细骨料选用汝河洁净中砂，细度模数2.6，属二区中砂，级配合理，含泥量1.9％，砂石均为低碱活性集料，水为洁净自来水，水泥采用黄河p.o.42.5级(不带早强r型)水泥。掺料选用适量磨细矿渣粉和i级粉煤灰掺合料。

3.3配合比设计原则：根据地下筏板和地下室墙板结构养护条件的不同，使用uea微膨胀剂研制低收缩的砼配合比，在满足规范的

要求内，尽量减少水泥用量，减少水泥胶体量，降低水化热，控制砼温升，减少砼收缩，控制砼裂缝产生，控制坍落度，控制浇捣入模温度。

3.4配合比确定。参照jgj/t55和《高性能砼结构施工指南》及粉煤灰、磨细矿渣微粉在砼施工技术规程中的有关规定，设计水胶比为o.42，砂率不大于40％。出机坍落度为16一18m，坍落扩展度大于500mm，强度r3达到2

4.2mpa，r7达到33.2mpa，r28达到47.5mpa，砼凝结时间初凝时间8h，终凝时间小于9.5h，先后进行十几种配合比试验，最终优先确定施工配合比为：水泥：砂：石：水：矿粉：粉煤灰：uea：fdn—l=324：707：1060：185：56：57：26：3.04。坍落度损失控制为1.5h不大于3cm。

3.5筏板高性能减缩砼配制机理。根据筏板采取蓄水覆盖的养护条件，其作用机理及在砼的水化过程中发生的变化如下：

(1)a12(so4)3+6ca(0h)2+26h20→3cao·al2o3·3cas04·32h20

(2)4ai(oh3)+6ca(oh)2+6caso4+52h20→

2(3cao·al2o3·3caso4·32h20)

反应生成的含有32个结晶水的水化硫铝酸钙(钙矾石)晶体，体积膨胀约1.5倍，在水泥凝结硬化的早期阶段，其生成空间网状的晶体结构是水泥早期强度的组成部分，在水泥石前期凝结硬化中后期阶段，其生成的钙矾石晶体进一步填充水泥石的孔隙结构，提高砼的密实度，阻断和封闭了毛细孔，并因体积膨胀产生有限度的内应力，达到补偿砼早期硬化收缩的目的。这就是uea膨胀剂在砼中

作用的机理，它的技术特征主要是：以水化硫铝酸钙(钙矾石)的技术特征为例：(1)在水化过程中反映生产的钙矾石结晶体需要大量的自由水，因此在膨胀砼施工时，必须在适宜的湿度条件下保湿养护14d以上才能达到预期的膨胀效果。如果早期时水化时缺水，或养护温度过低(t≤15℃)或过高(t≥70℃)，均形不成所需的钙矾石，那在砼硬化后，非但不会现露预期的前期膨胀效果，而在砼后期的强度增长过程中，如继续吸收水份，还有可能产生延迟生成的钙矾石，此时会导致砼后膨胀裂缝的发生，影响砼的强度和耐久性；

(2)反应生产的含有32个结晶水的钙矾石晶体只有在氢氧化钙饱和溶液的弱碱性条件下，才是稳定结构。

根据水泥凝结硬化理论，钙矾石属粗大型结晶矿物，是一种初级水化产物。在自然状态下，随着水泥石的水化硬化，尤其是在砼碳化失水和中性比的过程中，含有32个结晶水的钙矾石还会继续转化为最终产物：3cao·al2o3，·caso4,·12h20。由于钙矾石失去一部分结晶水，新生成的结晶产物体积会收缩，致使砼的“孔隙提高，强度会下降”，耐久性(尤其是抗渗性、耐侵蚀性)大大降低，掺入的磨细矿渣和i级粉煤灰既起到水泥石孔结构的有效填充作用，同时又用磨细矿渣粉等的活性增强参与水化作用，提高了砼后期强度和耐久性。磨细矿渣粉和i级粉煤灰可使碱含量较高，钙矾石膨胀减弱，加强高效减水剂与水泥的适应性，减小泌水。

4.施工措施

4.1砼筏板最大块浇筑量约为1500m3，应先浇筑标高较深(集水