大体积混凝土施工

1、大体积混凝土施工 引言 近年来，我国经济高速发展，基础设施建设大规模开展，很 多大型水坝、 特大型桥梁工程等日益增多， 大体积混凝土应用越 来越广。在应用大体积混凝土的工程中，经常会出现很多裂缝， 这对建筑物结构的整体性、安全性及耐久性会产生很大的影响。 因此，减少大体积混凝土裂缝是大型工程建设中至关重要的一 环。 一、我国大体积混凝土的相关概述 在我国GB50496-2009大体积混凝土施工规范中，将大体积 混凝土定义为：混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大 体积混凝土， 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。 在美国， 将大体积混凝土 定义为

2、： 在任何就地浇筑的大体积混凝土结构中， 其尺寸大小及 采取措施有效解决由于水化热问题导致的体积变形， 以最大限度 来减少开裂现象。在日本，将大体积混凝土定义为 : 混凝土结构 断面的最小尺寸必须在 80cm以上，且由于水化热问题引起的混 凝土内部最高温度与外界温差预计会超过25C。研究表明，大 体积混凝土裂缝的产生主要是由于结构变形化导致的，包括温 度、收缩、不均匀沉降等多种影响因素。在混凝土结构中，当体 积变形受到约束产生的应力超过其当时的抗拉强度时 （见图 1）， 就引起裂缝。 图（ 1）混凝土温度应力分布 在大体积混凝土裂缝中， 按照深度的不同， 可分为贯穿裂缝、 深层裂缝和表面裂缝三

3、种 （ 见图 2） 。在混凝土结构中，表面裂缝 在受到载荷等因素影响下， 发展成为深层裂缝， 再形成贯穿裂缝。 在这三种裂缝中， 贯穿裂缝的危害性最严重， 它切断了结构断面， 破坏结构的整体性和稳定性的可能性极大。 部分深层裂缝切断了 混凝土结构的断面， 危害性次之。 表面裂缝是混凝土结构中最常 见的，一般危害性较小。在混凝土结构中，出现裂缝并不是绝对 的会影响结构安全。 混凝土结构在建设和使用过程中， 出现了不 同程度的裂缝，这是一个普遍现象。在大面积混凝土结构中，无 害裂缝只要稍加处理，结构仍可正常使用。有害裂缝，特别是贯 穿全断面的结构性裂缝， 会给结构带来质量隐患， 一定要加以控 制，

4、否则，将影响工程建设的质量和使用寿命。在现代建筑施工 中，大体积混凝土经常涉足。在基础工程中，如混凝土底板、深 梁、厚大的桩基承台等 ; 还有在上部结构中，如巨型柱、高层建 筑的转换梁或板、防辐射结构等。 图（ 2）混凝土裂缝类型 二、大体积混凝土裂缝成因的分析 1、水泥水化热导致温度差的影响 水泥水化热形成的温度差， 多发生在混凝土升温阶段， 主要 是混凝土浇筑初期。 混凝土浇筑后， 水泥水化热反应会在混凝土 内部产生大量的热，无法及时散发出去，以至于越积越高，使得 混凝土内部温度迅速升高。 在混凝土结构外露表面， 其热量容易 散发。这样，就在混凝土内外部形成温度差 （见图 3） 。同时，施

5、 工时遇到外界气温下降较大时， 也会使得内外温差增大。 在混凝 土结构中，温度差形成温度应力，温差越大，应力越大。当温度 应力超过混凝土当时的抗拉强度时，会产生表面裂缝。 2、约束条件的影响 由于约束条件导致的贯穿裂缝多发生在混凝土降温阶段。 在 混凝土浇筑初期， 水化热现象会使得混凝土内部温度升高， 产生 的变形由于受到模板等约束的影响， 就会产生约束应力。 混凝土 浇筑完成后，温度继续上升，使得混凝土产生膨胀变形，受到的 约束会使混凝土内部产生压应力。 当混凝土浇筑一段时间后， 内 部温度下降， 在混凝土内部又会产生拉应力。 当产生的各种应力 超过混凝土当时的抗拉强度时，便会产生裂缝。 3

6、、混凝土收缩变形的影响 研究表明，混凝土结构中 80%左右的水分是要蒸发的。当混 凝土中的水分蒸发时，混凝土体积就会收缩。同时，混凝土结构 中的水泥量，混合料配合比，掺加的外加剂，采用的施工工艺， 后期的养护等都会对混凝土的收缩产生影响。 混凝土收缩产生收 缩应力， 当收缩应力超过混凝土当时的抗拉强度时， 就会形成收 缩裂缝。 4、其他因素 混凝土混合料中， 水泥不合格或骨料的含泥量过多时， 也会 在混凝土表面产生龟裂。 施工中， 混凝土坍落度和掺加的外加剂 不同及混凝土密实度的不同， 也可能使得混凝土内部形成局部应 力集中，产生裂缝。可以看出，大体积混凝土结构裂缝的产生， 受到施工温度，原材

7、料质量，配合比设计，约束程度、养护条件 等多种因素的影响。 三、解决大体积混凝土施工裂缝的对策 在大体积混凝土浇筑工程施工中， 大体积混凝土裂缝问题越 来越受到施工方和工程监管部门的关注和重视， 大体积混凝土裂 缝问题也是保护工程质量的一项重要检测内容。 造成大体积混凝 土裂缝产生的原因是多种多样， 没有统一的原因和防治办法， 因 此我们在大体积混凝土的施工中需要对裂缝产生原因进行综合 全面系统的分析与总结才能定性混凝土裂缝产生的原因， 从而对 大体积混凝土裂缝能够做到及时预防和处治， 为大体积混凝土浇 筑工程施工质量提供可靠的保证基础和依据。 1、对大体积混凝土水泥的品种及用量选择 大体积混

8、凝土浇筑中水泥释放温度的速度快慢取决于水泥 中矿物成分组成和比例， 水泥中铝酸三钙矿物是造成混凝土发热 速率快和发热量最大成因， 水泥中的其它成分还有硅酸三钙、 硅 酸二钙和铁铝酸四钙也会造成混凝土发热。 在混凝土的浇筑过程 中水泥的颗粒越细造成发热速率也会越快， 但是对混凝土的发热 总量不会又任何影响。 2、大体积混凝土裂缝成因中温度的控制 大体积混凝土浇筑施工中减少混凝土中的水泥的使用量， 可 以改善骨料级配比， 优化浇筑混凝土配比可以在大体积浇筑混凝 土中掺入粉煤灰， 但要注意粉煤灰量的使用， 可以增加浇筑混凝 土的密实度帮助提高混凝土的抗渗能力， 改善大体积浇筑混凝土 断裂缝成因， 降

9、低大体积混凝土的最终收缩值。 在大体积混凝土 浇筑施工中利用粉煤灰作混凝土的掺合料， 可以大大降低大体积 混凝土的水泥水化热引起的浇筑混凝土内部温度上升， 从一定程 度上提高了浇筑混凝土的后期强度及其抗裂极限能力。 3、大体积混凝土施工裂缝成因中对贯穿性裂缝的预防 在大体积混凝土浇筑施工中，贯穿裂缝是最常见的一种裂 缝，贯穿裂缝是由大体积混凝土表面裂缝逐渐发展为深层裂缝的 一种间接性裂缝， 情况严重的会最终形成大体积混凝土贯穿性裂 缝，在形成的过程中切断了大体积混凝土结构的断面， 贯穿性裂 缝可能会破坏整个浇筑结构的整体性和稳定性， 其对整个工程结 构造成的危害非常严重， 一旦出现贯穿裂缝， 要想恢复大体积混 凝土结构的整体性就相当困难， 所以在大体积混凝土浇筑过程中 应时刻注意防止贯穿裂缝的发生。 4、大体积混凝土养护的措施 大体积混凝土养护的主要内容是防止混凝土表面快速失水， 对大体积混凝土养护还可以补充由于混凝土早期水化失去的水 分，对水泥水化的进行的混凝土路面、 桥面或地面施工是非常有 利的。在大体积混凝土浇筑中塑性收缩裂缝是长期困扰的工程施 工的问题，以往混凝土的泌水量很大需要采取二次收缩后才开始 养护，为了防止塑性收缩裂缝现在基本使用的都是没有泌水的混 凝土浇筑