浅谈基础大体积混凝土设计与施工中应注意的问题
时间：2020-12-17 09:47:51 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
(包头钢铁设计研究院工程建设监理部，内蒙古 包头 014010)
摘 要：
介绍了大体积混凝土设计和施工中一系列温控技术措施，其目的是防止混凝土出现 有害的温度裂缝，为以后的大体积混凝土施工提供了有价值的技术保障。
关键词：大体积混凝土；
温度控制；
裂缝；
防止
中图分类号：TU375.6 文献标识码：A 文章编 号：1007—6921(2008)14—0136—02
我国工业建筑和民用的高层及超高层建筑发展十分迅速，在工业与民用建筑中超长超厚 大体积混凝土日趋扩大和复杂，基础大体积混凝土几千立方米以上者屡见不鲜，有的基础混 凝土体积达万立方米以上。而传统上一般的施工方法如采用设置伸缩缝或后浇带，水平分层 或垂直分块或跳仓浇筑，都存在一些不足之处，增加了施工难度，延长了施工周期。更主要 的是影响了结构的整体性、抗震性和抗渗性。
1 大体积混凝土结构的裂缝
大体积混凝土施工过程中，由于水泥的水化作用而产生放热，而大体积混凝土自身又有一定 的保温能力，因此其内部温升幅度较外部温升幅度要大得多，当混凝土升温峰值过后的降温 过程中，内部的降温速度又比外部慢的多，因此在混凝土硬化凝结过程中，混凝土各部分的 热胀冷缩（既温度变形）和由于相互约束及外界约束的作用而在混凝土内产生应力是相当复 杂的，当温度应力超过混凝土的抗拉极限值时，混凝土就会出现裂缝，这种裂缝控制问题目 前仍是国际性的技术难题，目前在工程实践中仍缺乏成熟和实用的理论依据，一些规范规程 尚不能完全解决现实当中设计和施工中提出的问题。
2 大体积混凝土结构的裂缝控制
建筑物在使用期间和施工过程中产生的裂缝往往由荷载作用下和变形这两种原因引起，因此 如何控制裂缝开展，需从以下几个方面采取措施。
2.1 防止大体积混凝土表面裂缝
由于大体积混凝土浇筑后，聚积在内部的水化热不易散发，使内部温度显著升高，而表层混 凝土散热很快，必然形成较大的内外温差，使混凝土内部产生压应力，外部产生拉应力。如 果混凝土表面存在较大的温度梯度，就会引较大的表面拉应力，而此时混凝土的龄期很短， 抗拉强度很低，表面拉应力超过此时的混凝土极限抗拉强度，就会在表面产生表面裂缝。该 裂缝多发生在混凝土浇筑后的温升阶段。
为了避免大体积混凝土出现表面裂缝，在施工过程中采用以下措施：
2.1.1 降低混凝土成型时的温度。降低混凝土成型时的温度，也就必须降低混凝土拌合物的温度以及混凝土拌合物出机温度和 混凝土拌合物运输及浇筑时的温度增量，最有效的办法就是降低石子和水的温度。
2.1.2 采用低水化热的水泥及限制水泥用量。从理论和实践证明，混凝土内部最高温升的因素主要是每立方米混凝土中水泥用量及单位水 泥的水化热，因此在满足混凝土强度的前提下减少水泥用量及选用水化热低的水泥，可以采 取掺用减水剂及掺入粉煤灰和沸石粉等措施来减少水泥用量,选用水化热低的矿渣水泥。
2.1.3 提高混凝土表面温度。对混凝土表面实施保温保湿措施，使其维持一定温度，是防止混凝土内部和表面产生过大温 差而引起表面裂缝的有效措施。例如：混凝土带模养护；
在模板外面挂草帘；
采用永久性砖 模；
混凝土表面铺土铺砂或灌水养护，或铺盖黑色塑料薄膜加盖草带进行保温保湿养护。所 有这些措施目的就是减少内外温差。我国规范确定这个温差限值为25℃，当控制在这个范围 内时，混凝土就不会产生表面裂缝。
2.2 防止大体积混凝土收缩裂缝
温升影响产生的第二种裂缝就是收缩裂缝，这种裂缝发生在混凝土降温阶段。由于降温时， 混凝土逐渐散热而产生收缩，同时在混凝土硬化过程中混凝土内部拌合水的水化和蒸发及胶 质体的胶凝作用又使混凝土产生硬化收缩。由于受到基底或结构本身的约束，会产生很大的 收缩应力，该应力超过当时的混凝土极限抗拉强度时就产生了收缩裂缝。这种收缩裂缝有时 会贯穿结构全断面，成为结构性裂缝，给建筑物带来严重的危害。
因此，为了防止大体积混凝土产生收缩裂缝，就要对温度应力和最大整浇长度进行计算，确 定是否需要设置施工缝或后浇带，另外在混凝土的配合比、混凝土的拌制与运输、浇筑与振 捣、新浇混凝土表面的处理与养护，大体积混凝土的基层处理以及后浇带的处理等方面采取 一系列措施。
3 大体积混凝土施工的裂缝控制技术措施
大体积混凝土除了必须满足强度、刚度、整体性和耐久性等要求外，还要控制温度变形裂缝 开展，因此从以下几个方面加以严格控制：
3.1 材料要求及配合比
3.1.1 水泥：选用水化热低的水泥，如矿渣水泥。尽量减少水泥用量以降低水化热。充 分利用水泥的富余活性，征得设计单位的同意的情况下，混凝土采用60d的后期强度代替28 d设计强度。
3.1.2 细骨料：选用细度模数大于2.5的中砂（天然砂）其质量符合现行标准《普通混凝土 用砂质量标准及检验方法》的规定，其含泥量小于2%。
3.1.3 粗骨料：选用5～40mm粒径的碎石，其含泥量小于1%，其质量符合现行标准《普通混 凝土所用碎石或卵石质量标准及检验方法》。
3.1.4 添加剂：掺入高效缓凝减水剂，粉煤灰或沸石粉；
其各种外加剂和掺入料的质量和 应用符合现行国家标准的有关规定。
3.2 大体积混凝土拌制和运输
大体积混凝土一般为数千立方米甚至达上万立方米,因此以严格控制混凝土的出机温度，其 最有效的办法就是降低石子和水的温度，如夏季施工时，可用冰水搅拌混凝土，在骨料堆 场设置凉棚，必要时向石子喷洒冷水降温。另外还要控制混凝土浇筑入模温度，输送或泵送 时采取降温措施，以防入模时温度过高。如尽量缩短混凝土从运输至浇筑成型完成的时间， 减少混凝土转运次数，在水平输送管道上加铺草袋喷水。
3.3 混凝土的施工
混凝土浇筑时符合规定的坍落度，控制混凝土浇筑的厚度， 使其厚度不大于振捣棒作用部 分长度的1.25倍，按浇筑顺序以薄层连续浇筑进行，当必须间歇时，其间歇时间尽量缩短， 并在第一层混凝土初凝前，将第二层混凝土浇筑完毕，避免出现冷缝，同时尽可能采用振捣 工艺，提高混凝土的密实度和抗拉强度，在浇筑混凝土时做到合理分段分层进行，使混凝土 沿高度均匀上升，在混凝土表面进行拍打振实，以减少表面裂缝。
3.4 混凝土外蓄内降综合养护措施及测温措施
根据工程的平面形状尺寸、厚度等不同情况，合理经济的布设测温点。从平面上考虑中部区 和边角区；
从厚度上考虑底面、中心区和上表面，以全面反映混凝土各部位的温度，绘出测 温点布置图，测温的时间间隔在温升阶段间隔时间短些，降温阶段可以稍长一些，每次测温 后，应立即汇总整理混凝土内部温度场与温度数值，及时提供给施工指挥部门，以指导现场 施工。
由于大体积混凝土厚度较大，内部散热很困难，单纯的保温保湿养护措施，将使养护周期延 长，并有可能造成混凝土内部温升过高，超过混凝土内外温差限值要求而产生裂缝，也影响 整个施工进度，因此在混凝土内部埋设蛇形冷却水管或者直线形冷却水管，通循环冷却水， 以加快内部的散热速度，控制混凝土内外温差，以保证大体积混凝土内外温差控制在规范规 定的25℃以内,防止因温差产生的裂缝。
3.5 混凝土的养护措施
大体积混凝土的表面，可采用一层或二层塑料薄膜，两侧草帘覆盖，草帘之间迭缝，视 季节隔一定时间浇一次水；
混凝土终凝后在上表面四周筑堤,灌水20～30cm深进行养护 ，养 护时间尽可能长一些，养护时间一般不得少于15d。模板的拆除，对于冬季条件下应在混凝 土表面冷却到5℃以下才能拆除；
对于非冬季条件下，混凝土表面与外界的温差不大于15℃ 时才能拆除，拆除后立即回填土，同时预防寒潮、暴雨袭击而导致混凝土表面温度突然下降 引起表面裂缝。
4 结束语
大体积混凝土工程的施工，由于水泥水化热引起混凝土浇筑块体内部温度和温度应力剧烈变 化，导致混凝土发生裂缝，这种现象并不罕见，因此控制混凝土块体因水化热引起的温升， 混凝土浇筑块体的内外温差及降温速度，防止混凝土产生有害的温度裂缝是施工技术的关键 问题。
在大体积混凝土的施工过程中，采取以防为主，成功的采取温控施工技术；
从基础的设计、 混凝土材料的选择、配合比的设计、拌制运输、浇筑及混凝土的保温养护及施工过程中混凝 土浇筑块体内部的温度和温度应力的监测等各个环节都采用了一系列技术措施，取得了较好 的技术经济效益，为大体积混凝土施工积累了技术经验。
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