浅谈大体积混凝土裂缝控制措施

1、大体积(tj)混凝土浅谈(qin tn)裂缝控制措施共二十五页一、大体积(tj)混凝土的定义 我国大体积混凝土施工规范GB50496-2009里明确规定：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。 大体积混凝土最主要的特点就是混凝土量大，结构厚实，工程条件复杂（一般都是地下现浇钢筋混凝土结构），施工技术要求高，水泥水化热较大（预计超过25度），易使结构物产生温度变形。大体积混凝土除了最小断面和内外温度有一定的规定外，对平面尺寸也有一定限制。因为平面尺寸过大，约束作用(zuyng)所产生

2、的温度力也愈大，如采取控制温度措施不当，温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时，则易产生裂缝。共二十五页二、裂缝(li fng)分类及其特点 大体积混凝土内出现的裂缝按深度的不同，分为表面裂缝（右图a）、贯穿裂缝（右图b）及深层裂缝（右图c）三种。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。它切断了结构的断面，可能破坏结构的整体性和稳定性，其危害性是较严重的；而深层裂缝部分地切断了结构断面，也有一定危害性；表面裂缝一般危害性较小。但出现裂缝并不是绝对地影响结构安全，它都有一个最大允许值。处于室内正常环境的一般构件最大裂缝宽度(kund)0.3mm；处于露天或室内高湿度环境的构

3、件最大裂缝宽度(kund)0.2mm。共二十五页三、裂缝产生(chnshng)的原因产生裂缝的主要原因有以下几方面：（1）水泥水化热 水泥在水化过程中要产生大量的热量，是大体积砼内部热量的主要来源。由于大体积砼截面厚度大，水化热聚集在结构(jigu)内部不易散失，使砼内部的温度升高。砼内部的最高温度，大多发生在浇筑后的35d，当砼的内部与表面温差过大时，就会产生温度应力和温度变形。温度应力与温差成比，温差越大，温度应力也越大。当砼的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时，便开始产生温度裂缝。这就是大体积砼容易产生裂缝的主要原因。共二十五页（2）约束条件 大体积钢筋砼与地基浇筑在一起，当早期温度上升时产

4、生的膨胀变形受到下部地基的约束而形成压应力。由于砼的弹性模量小，徐变和应力松弛度大，使砼与地基连接不牢固，因而压应力较小。但当温度下降时，产生较大的拉应力，若超过砼的抗拉强度，砼就会出现垂直裂缝。（3）外界气温变化 大体积砼在施工期间，外界气温的变化对大体积砼的开裂有重大影响。砼内部温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温度和砼的散热温度三者的叠加。外界温度越高，砼的浇筑温度也越高。外界温度下降，尤其是骤降，大大增加外层砼与砼内部的温度梯度，产生温差(wnch)应力，造成大体积砼出现裂缝。因此控制砼表面温度与外界气温温差(wnch)，也是防止裂缝的重要一环。大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝，一

5、方面是混凝土内部因素：由于内外温差(wnch)而产生的；另一方面是混凝土的外部因素：结构的外部约束和混凝土各质点间的约束，阻止混凝土收缩变形，混凝土抗压强度较大，但受拉力却很小，所以温度应力一旦超过混凝土能承受的抗拉强度时，即会出现裂缝。这种裂缝的宽度在允许限值内，一般不会影响结构的强度，但却对结构的耐久性有所影响，因此必须予以重视和加以控制。共二十五页（4）砼的收缩变形(bin xng) 砼的拌合水中，只有约20%的水分是水泥水化所必需的，其余80%要被蒸发。砼中多余水分的蒸发是引起砼体积收缩的主要原因之一。这种收缩变形不受约束条件的影响，若存在约束，就会产生收缩应力而出现裂缝。共二十五页四

6、、控制裂缝应采取(ciq)的措施： 大体积(tj)混凝土结构物中的温度裂缝是不可避免的，重要的是采用合理的措施来防治和控制裂缝的发展。大体积(tj)混凝土结构温度裂缝的控制不能单靠某一项措施，必须结合实际，全面考虑，合理采用。共二十五页（一）设计措施 1.1 首先，应根据混凝土浇筑的季节特点进行温度应力和收缩应力的分析，专门设计配合比，大体积混凝土的强度等级宜在C20C35范围内选用，在保证其有足够强度、满足使用要求的前提下，可以利用混凝土60d或90d的后期强度。设计强度过高，水泥用量过大，必然造成混凝土水化热过高，混凝土块体内部温度高，混凝土内外温差超过30以上，温度应力容易超过混凝土的抗

7、拉强度，产生开裂。竖向受力结构(jigu)可以用高强混凝土减小截面，而对于大体积混凝土底板应在满足抗弯及抗冲切计算要求下，采用C20C35的混凝土，避免设计上强度越高越好的错误概念。考虑到建设周期长的特点，在保证基础有足够强度、满足使用要求的前提下，可以利用混凝土60d或90d的后期强度，这样可以减少混凝土中的水泥用量，以降低混凝土浇筑块体的温度升高。共二十五页 1.2大体积混凝土基础除应满足承载力和构造(guzo)要求外，还应增配承受水泥水化热引起的温度应力及控制裂缝开展的钢筋，以构造(guzo)钢筋来控制裂缝，配筋应尽可能采用小直径、小间距。 1.3为满足混凝土设计强度、耐久性、抗渗性等要

8、求和施工和易性需要，应进行混凝土施工配合比优选试验。混凝土施工配合比选择应经综合分析比较，合理地降低水泥用量。 大体积混凝土一般不宜使用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，更不宜使用早强型水泥，应尽量选用水化热低和安定性好的水泥，如选用矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥，以降低水泥水化热引起的温升。另外，应尽量降低水泥用量，因为水泥水化热是大体积混凝土发生温度变化而导致体积变化的主要根源。（二）合理(hl)选择原材料2.1 选择低水化热水泥和严格控制水泥用量共二十五页 2.2 掺加适量的掺合料 掺合料宜采用粉煤灰、矿渣粉等 。例如，粉煤灰中含有大量的硅、铝氧化物，这些硅、铝氧化物能够与水泥的水化产物进行

9、二次反应，可以取代部分水泥，从而减少水泥用量，降低混凝土的热胀。同时，粉煤灰的火山灰反应进一步改善了混凝土内部的孔结构，使混凝土中总的孔隙率降低，使硬化后的混凝土更加致密，相应的收缩值也减少。 2.3 掺入适当外加剂 混凝土中掺入适量的减水剂，可以改善混凝土的和易性、降低水灰比、在保持混凝土一定强度时减少水泥用量。泵送混凝土为了延缓凝结时间，要加入一定的缓凝剂，一是延缓混凝土放热峰值出现的时间，由于混凝土的强度会随着(su zhe)龄期的增长而增大，所以等放热峰值出现时，混凝土强度已增大了，从而减小裂缝出现的机率；二是改善和易性，减少运输过程中的坍落度损失。另外，加入适量的引气剂对改善混凝土的

10、和易性、可泵性和提高混凝土耐久性能等十分有利。共二十五页 2.4 大体积混凝土粗骨料宜采用连续级配，细骨料宜采用中砂，在保证混凝土强度及坍落度要求的前提下，应提高掺合料及骨料的含量(hnling)，以降低单方混凝土的水泥用量。（三）采取切实可行的施工工艺 3.1 混凝土的浇注共二十五页 （1）应采取合理的分层连续浇筑或推移式连续浇筑，以加快(ji kui)混凝土散热速度，并应符合下列规定：混凝土的摊铺厚度应根据所用振捣器的作用深度及混凝土的和易性确定。混凝土的摊铺厚度宜不大于400mm;当采用泵送混凝土时，混凝土的摊铺厚度宜不大600mm；分层连续浇筑或推移式连续浇筑，其层间的间隔时间应尽量缩

11、短，必须在前层混凝土初凝之前，将次层混凝土浇筑完毕，当层间间隔时间超过混凝土的初凝时间时，层面应按施工缝处理；对于工程量较大，浇筑面积也大，一次连续浇筑层厚度不大（一般不超过3m），且浇筑能力不足时的混凝土工程宜采用推移式连续浇筑法。共二十五页 （2）振捣方式及要求：在夏季施工时，则避开正午，尽量安排在夜间施工，采用大功率插入式振捣器进行大面振捣，随浇随振，振捣时间以表面泛浆不再下沉为宜，间距要均匀，以振捣范围重叠二分之一为宜，要求水平分层浇筑，振捣密实，并保证上层混凝土在下层混凝土初凝前浇筑完成，表面压实，抹平，防止表面裂缝(li fng)，要避免纵向施工缝，提高结构整体性和抗剪性能。共二十

12、五页（3）混凝土浇注前后的表面处理：在上层混凝土浇筑前应用压力水冲洗混凝土表面的污物，充分湿润，但不得有积水；对非泵送及低流动度混凝土，在浇筑上层混凝土时，应采取接浆措施；清除浇筑表面的浮浆、软弱混凝土层及松动的石子并均匀的露出粗骨料；要及时进行混凝土表面泌水的清除工作，因为泵送混凝土的水灰比一般比较大，泌水现象也比较严重，不及时清除，将会降低结构混凝土的质量。3.2 严格控制混凝土入模温度 混凝土浇注后，混凝土内部达到的最高温度等于其入模温度与水泥水化热引起的混凝土温升之和，因此要严格控制混凝土出机温度和浇筑温度。首先，大体积混凝土最好能在春秋季施工，当不可避免要在炎热(ynr)的夏季或寒冷

13、的冬季施工施工时，为控制混凝土的出机温度和入模温度，可采取如下措施：共二十五页3.2.1在高温季节施工时，应根据具体情况，采取下列措施：（a）成品料仓骨料仓应搭盖凉棚，堆高不宜低于6m，喷洒水雾降温(砂子(sh z)除外)等；（b）骨料从料仓到拌和楼，应采取隔热、保温措施；（c）混凝土拌和时，可采用冷水、加冰或用水将碎石冷却等降温措施；（d）混凝土在运输过程中，应尽量缩短运输时间、等待卸料时间和减少转运次数，运输工应有隔热遮阳措施；（e）在混凝土浇筑过程中，应缩短混凝土运输入仓时间，及时进行平仓振捣，要采用隔热材料及时覆盖，尽量缩短混凝土的暴露时间；（f）混凝土浇筑宜安排在早晚、夜间及利用阴天

14、进行，并减小浇筑厚度，利用浇筑层面散热。基础混凝土和老混凝土约束部位浇筑层厚以1m2m为宜，上下层浇筑间歇时间宜为5d10d。当浇筑块尺寸较大时，可采用台阶式浇筑法，浇筑块分层厚度小1.5m；（g）应增派人力加强连续养护，养护期内始终使混凝土表面保持湿润；（h）规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度。共二十五页3.2.1在寒冷季节施工时，应根据具体情况，采取下列措施：（a）成品料仓骨料堆搭设暖棚，采用蒸汽排管法对粗骨料进行加热，使其温度保持在1015；（b）混凝土拌和前，用热水冲洗拌和设备。混凝土拌和时，可采用加热水拌和，热水水温控制在60以下，先将骨料与

15、水拌和，然后加入水泥，以免水泥假凝。拌和站出机口温度应控制在510以上；（c）对混凝土运输工具采用麻袋和彩条布包裹，尽量缩短运输时间、等待卸料时间和减少转运次数，以防温度散失；（d）塑料泡膜、草袋和棉被可作为保温材料覆盖混凝土和模板，并应搭设挡风保温棚，必要(byo)时可在仓内设火炉加热，使混凝土浇筑温度控制在3以上；（e）拆模后和养护期内，应采取预防寒潮袭击、突然降温和剧烈干燥等措施，在混凝土表面加塑料薄膜，保持混凝土表面水分，防止风干，同时外层加2cm厚塑料泡沫保温；共二十五页3.3 加强混凝土的养护 大体积混凝土养护是关键，大体积混凝土在每次混凝土浇筑完毕后，除按普通混凝土进行常规养护外

16、，还应及时按温控技术措施的要求进行保温养护，并应符合下列规定： 1、保湿养护的持续时间，不得少于14d。保温覆盖层的拆除应分层逐步进行，当混凝土的表层温度与环境最大温差小于20C时，方可全部拆除。 2、保湿养护过程中，应经常检查塑料薄膜或养护剂涂层的完整情况，保持混凝土表面湿润(shrn)。 3、在大体积混凝土保温养护中，应对混凝土浇筑体的芯部与表层温差和降温速率进行检测，当实测结果不满足温控指标的要求时，应及时调整保温养护措施。 4、大体积混凝土拆模后应釆取预防寒流袭击、突然降温和剧烈干燥等养护措施。共二十五页保湿养护(yngh)覆盖(fgi)薄膜保湿养护共二十五页覆盖棉毡保温(bown)养

17、护共二十五页 除满足上述规定以外，还应根据各种状态、不同施工条件、不同气候条件，采用不同的养护方案：（1）保温养护措施，应使混凝土浇筑块体的里外温差及降温速度满足温控指标的要求；（2）保温养护的持续时间，应根据温度应力(包括(boku)混凝土收缩产生的应力)加以控制确定，保温覆盖层的拆除应分层逐步进行；（3）在保温养护过程中，应保持混凝土表面的湿润。保温养护是大体积混凝土施工的关键环节，其目的主要是降低大体积混凝土浇筑块体的内外温差值以降低混凝土块体的自约束应力，其次是降低大体积混凝土浇筑块体的降温速度，充分利用混凝土的抗拉强度，以提高混凝土块体承受外约束力的抗裂能力，达到防止或控制温度裂缝的

18、目的。同时，在养护过程中保持良好的湿度和抗风条件，使混凝土在良好的环境下养护，施工人员需根据事先确定的温控指标的要求，来确定大体积混凝土浇筑后的养护措施；（4）塑料薄膜、草袋可作为保温材料覆盖混凝土和模板，在寒冷季节可搭设挡风保温棚（覆盖层的厚度应根据温控指标的要求计算）；（5）对标高位于0.00以下的部位，应及时回填土，0.00以上的部位应及时加以覆盖，不宜长期暴露在风吹日晒的环境中。在大体积混凝土拆模后，应采取预防寒潮袭击、突然降温和剧烈干燥等措施；（6）混凝土在实际温度养护的条件下，严格控制混凝土的拆模时间。共二十五页（四）改进施工技术在加强混凝土质量控制的同时，应积极推广新技术、新材料

19、与新工艺的应用，以减少混凝土的开裂：采用拌合用水中加冰块的方法降低混凝土出机温度和浇注入模温度；在混凝土中预埋冷却水管，通入循环水降温，进行人工导热；设置后浇缝。当大体积混凝土平面尺寸较大时，可以适当设置后浇缝，以减少外约束力和温度应力，同时也有利于散热，降低混凝土的内部温度；施工时加强插筋位置的振捣、抹压、养护。由于(yuy)钢筋是热的良导体，易产生大的温度梯度，这是裂缝产生的一个主要环节，同时加强初凝前的抹压，以消除初期裂缝，并加强早期养护，提高混凝土抗拉强度；加适当预埋件。在混凝土易裂缝部位埋设应力应变传感片，直接测试拉应力，以便更直接控制混凝土（调节保温保湿养护条件，保证温度梯度），确

20、保混凝土不出现裂缝。同时可在基础面筋上加设铁丝网或小直径钢筋网，以提高混凝土表面抗裂性。共二十五页（五）做好温度监测(jin c)措施 为有效掌握和控制混凝土的内部温度与表面温度、表面温度与自然界温度之差不超过25，对浇筑后的大体积混凝土应采取温度监控手段： 1、大体积混凝土施工应建立和健全温控管理和保证体系，并根据工程规模和质量控制及管理的需要，配备相应的技术人员和必要的检验、试验设备，建立健全必要的技术管理与温控制度。2、在混凝土浇筑过程中应进行混凝土浇筑温度的监测，在养护过程中应进行混凝土浇筑块体升降温、内外温差、降温速度及环境温度等监测。这些监测结果能及时(jsh)反馈现场大体积混凝土浇筑块内温度变化的实际情况，以及所采用的施工技术措施的效果，为工程技术人员及时(jsh)采取温控对策提供科学依据。大体积混凝土浇筑块体内外温差、降温速度及环境温度的测试，每昼夜应不少于2次。共二十五页3、安排专人测定混凝土入仓温度、坍落度，并留置规定的试压块组数。混凝土拆模后，应检查其外观质量。有混凝土裂缝、蜂窝、麻面、错台和模板走样等质量问题或事故时应及时检查和处理（六）加强管理（1）加强组织管理工作：建立健全质量保证体系，制定各项工作制度，根据工作的内容分工协作，责任到人；对影响工程质量的人、材料、方法、机械、环境等都要加以控制，施工中