浅析大体积混凝土施工控制要点

浅析大体积混凝土施工控制要点

袁开刚

摘要：大体积混凝土的施工技术要求高，容易出现开裂现象，为此要特别重视施工过程中混凝土因水泥水化热引起的内外温度差而产生的温度应力裂缝。本论文首先介绍大体积混凝土施工中常见病害、原因及质量控制措施；接着以桥梁承台施工为背景，从材料选择、技术措施等相关环节描述大体积混凝土的施工过程控制。

关键词：大体积混凝土承台水化热裂缝

引言：现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、大型桥梁墩台、大型设备基础、水利大坝等。它主要的特点就是体积大，一般实体最小尺寸厚度大于或等于1m。它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。所以必须从根本上分析它，来保证施工的质量。

工程概况：

位于G204国道扩建工程项目苏州太仓市境内的杨林塘大桥主墩承台尺寸为：14.2m×9.255m×3m，全桥10#墩（左右幅）、11#墩（左右幅）共四个主墩承台。

一、大体积混凝土常见病害、原因与预防处理措施

一）常见病害：

大体积混凝土浇筑中主要的质量问题是裂缝，根据其深度的不同可以分为贯穿式裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种。表面裂缝主要是温度裂缝，一般危害较小，但影响外观质量；深层裂缝部分地切断了结构断面，对结构耐久性产生一定危害；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，它切断了结构的截面，可能破坏结构的整体性和稳定性，其危害是最严重的。

二）裂缝产生的主要原因有：

1.水泥水化热影响

水泥在水化过程中产生了大量的热量，因而使混凝土内部温度升高，当混凝土内部与表面温差过大时，就会产生温度应力与温度变形。温度应力与温差成正比，温差越大，温度应力越大，当温度应力超过混凝土内外力的约束力时，就会产生裂缝。混凝土内部的温度与混凝土的厚度及水泥用量有关，混凝土越厚，水泥用量越大，内部温度就越高。

2.内外约束条件的影响

混凝土在早期温度上升时，产生的膨胀受到约束而形成压应力。当温度下降，则产生较大的拉应力。另外，混凝土内部由于水化热而形成的中心温度高，热膨胀大，因而在中心区域产生压应力，表面产生拉应力。若拉应力超过混凝土的抗拉强度，则混凝土将会产生裂缝。

3.外界气温变化的影响

大体积混凝土在施工阶段，常受外界气温的影响。混凝土内部温度是由水泥水化热引起的绝热温度、浇筑温度和散热温度三者的叠加。当气温下降，特别是气温骤降，会大大增加外层混凝土与混凝土内部的温度梯度，产生温差和温度应力，使混凝土产生裂缝。

4.混凝土的收缩变形

混凝土中的80%水分要蒸发，约20%的水分是水泥硬化所必需的。而最初失去的30%自由水分几乎不引起收缩，随着混凝土的陆续干燥而使20%的吸附水逸出，就会出现干燥收缩，而表面速度快于中心。由于表面的干缩受到中心部位混凝土的约束，因而在表面产生拉应力而出现裂缝。所以设计中往往在表面布设抗裂钢筋网片，来防止混凝土收缩产生的干裂。

5.混凝土的沉陷裂缝

支架、支撑等变形下沉会引发结构裂缝，过早拆除模板支架易使未达到强度的混凝土结构发生裂缝和破损。

三）预防和处理措施：

当在施工中出现以上裂缝的征兆时，需立即采取如下预防措施：

1. 降低混凝土的浇筑温度。如采用降低骨料的温度，或加冰水，或采取有

效措施减少混凝土的温度回升，或用液态氮降低混凝土的温度等。

2. 降低混凝土的浇筑厚度，使混凝土的水化热充分散失。考试大－全国最大教育类网站

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3. 加强浇筑混凝土的表面保护。如浇筑后，表面应及时用麻袋等覆盖，并洒水养护，在炎热夏天应适当延长这一状态养护。

二、大体积混凝土的质量控制要点

一）材料要求和配合比设计要科学合理：

1. 充分利用水泥中后期的强度，减少水泥的用量，以控制水化热。

2. 使用水化热较低的大坝水泥、矿渣水泥、粉煤灰水泥或低强度水泥等。

3. 严格控制集料的级配及其含泥量。如果含泥量过大，则不仅会增加混凝土的收缩，而且还会引起混凝土抗拉强度的降低，影响其抗裂性能。

4. 选用合适的缓凝、减水剂，改善混凝土性能。

5. 控制好混凝土的塌落度。

二）混凝土的搅拌、运输与浇筑方案、分层分块浇筑

采取分层浇筑混凝土，利用浇筑面散热，以大大减少施工中出现裂缝的可能性。采用全面分层、分段分层及斜面分层的措施。

三）温度及养护控制

大体积混凝土养护的关键是保持适宜的温度，以便控制混凝土内外温差，促进混凝土强度的正常发展的同时防止混凝土裂缝的产生和发展。大体积混凝土的养护，不仅仅要满足强度的增长需要，还应通过温度控制，防止温度变形而引起的混凝土开裂。主要措施有：

1.降低混凝土入仓温度，冷却骨料，或加入冰块等。

2. 控制结构物混凝土体的内外温度差。按规定在部分混凝土中适量埋入石块或在混凝土中埋设冷却水管，通水冷却。

3. 混凝土浇筑安排在一天中气温较低时进行。

4. 区别不同的环境、条件，对已浇筑的混凝土分别采取浇水、覆盖、积水等相应的养护方法。

下表为大体积混凝土湿润养护时间：

三、大体积混凝土承台的施工措施

本工程中，主墩承台的施工顺序为：钢板桩围堰的施工----基坑开挖与排水----桩头凿除----承台垫层施工----承台放样----钢筋与冷却管施工----模板施工----混凝土施工与养护。

1.钢板桩围堰施工

2.基坑开挖、排水

3.多余桩头破除

承台开挖到底标高后，清除松散软土，处理好地基，破桩头。破桩头时，对于好的混凝土，要控制好标高，保证桩头嵌入长度15cm，对于混凝土有松散杂泥浆等现象，一定要破到好的混凝土面，破出的桩头用吊车调出，并废除掩埋，然后进行动测及桩位偏差检查。合格后即可继续施工，检测后请检测单位出据检测资料和质量合格结论。

4.混凝土垫层

桩头破除后，进行封底。封底前人工清除松散土，处理基础软弱部分，洒布5－－10cm 的石子后，用C20混凝土进行封底，混凝土封底厚度在20cm左右，如果持力层较差，混凝土封底厚度在50cm左右。混凝土封底要注意标高的控制，保证承台下15cm的素混凝土保护层

5. 施工放样