探讨大体积混凝技术土裂缝控制的施工

 　摘要：本文首先介绍了大体积混凝土概念，然后分析了大体积混凝土裂缝成因，最后探讨了大体积混凝土裂缝的控制措施。 

　　关键词：大体积混凝土，裂缝，控制措施。 

　　中图分类号： TV544+.91 文献标识码： A 文章编号： 

　　一、大体积混凝土概念 

　　1. 1 原有国家标准的概念 

　　《大体积混凝土施工规范》GB50496—2009，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。”这一定义对大体积混凝土体量大小进行了量化，但从几何尺寸不小于1m的体量量化指标来看不是很合理。 

　　1. 2 施工规范大体积混凝土的概念 

　　根据大体积混凝土的本质涵义，施工规范只在条文说明中对大体积混凝土进行解释性说明，即“体量较大或预计会因胶凝材料水化引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土”。 

　　从内在涵义来看，大体积混凝土不仅包括厚大的基础底板，还包括厚墙、大柱、宽梁、厚板等，已基本形成共识。但在具体实施时，不同的人会采取不同的方法，施工规范希望通过相应条款的引导，来基本达到不同的大体积混凝土采取不同的温度控制方法的目的。 

　　二、大体积混凝土裂缝成因分析 

　　一般而言，大体积混凝土施工裂缝产生的原因可分为内在与外在两类：内在原因是混凝土浇筑时水泥释放大量水化热且混凝土是热的不良导体，混凝土的力学特性如收缩、徐变；外在原因是混凝土处在冷热交替的环境中，一般会受到较强的外界约束。 

　　2.1 水泥水化热的影响 

　　混凝土浇筑过程中的热源来自于水泥的水化生热，水泥水化热可以表示成绝热温升的函数，而绝热温升函数一般有指数式、复合指数式和双曲线式。水泥水化热一般是在浇筑后短期内集中放热。放热速度一般和混凝土的配合比，水泥种类有直接关系。由于大量的水化热集聚在混凝土内部缓慢释放出来，故一般地，混凝土中心温度高，而外表面温度较低，因而在混凝土内外产生较大的温度梯度，使其内部产生压应力，表面产生拉应力。而当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝。 

　　2.2 外界气温湿度变化的影响 

　　大体积混凝土结构在施工期间，外界气温的变化对防止大体积混凝土裂缝的产生有较大影响。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也就会愈高；如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温度梯度。如果外界温度的下降过快，会造成很大的温度应力，极其容易引发混凝土的开裂。另外外界的湿度对混凝土的裂缝也有很大的影响，外界的湿度降低会加速混凝土的干缩，也会导致混凝土裂缝的产生。 

　　三、大体积混凝土裂缝的控制措施 

　　根据工程实践，基于“抗放结合”的裂缝控制原则，为了防止大体积混凝土裂缝产生，可以从设计和施工手段两个方面考虑，最大限度的降低温差和减小混凝土的收缩达到裂缝控制的目的。 

　　3.1 设计措施 

　　设计时宜采用中低强度混凝土，避免采用高强度混凝土。为了控制大体积混凝土的表面收缩裂缝，可以适当采取在承台表面合理增加分布钢筋用量的措施，虽然单靠增加分布钢筋用量不能明显的防止裂缝出现，但适当增加分布钢筋的用量可以加强结构的整体性和减小温度裂缝的宽度。大体积混凝土工程施工中如果允许设置水平施工缝，应根据温度裂缝的要求进行分块，且设置必要的连接方式。 

　　3.2 材料选择与制备 

　　混凝土内本身产生热量的只有水泥，选用低热水泥成为降低混凝土内部温升和防裂的重要手段。选择合理的混凝土的配合比设计，可以有效的降低水泥产生的水化热。对选用的低热水泥还希望早期强度高、后期强度仍增长、弹模低、徐变大、自生体变为膨胀型。同时，适当的减少水泥用量，并严格控制骨料的质量。 

　　3.3 合理组织施工 

　　实践证明，合理组织施工是经济而有效的措施。在安排混凝土的施工季节时，可注意以下几点：第一，尽量避免酷暑、严寒的气候下施工；第二，不同的混凝土块对混凝土浇筑温度及内部水化热温升不相同；合理组织大体积混凝土施工包括：①降低混凝土浇筑温度应从降低混凝土的出机口的温度和减少运输途中仓面的温度回升两方面着手；②合理控制间歇期。混凝土层间间歇期从散热、防裂及施工作业方面综合分析后，提出合理间歇期。 

　　3.4 采取有效的施工技术措施 

　　3.4.1 分块浇捣、化整为零 

　　在施工过程中，通过设置合理的变形缝、后浇带、施工缝等将大体积混凝土分成多块，分块、分层浇捣从而减小混凝土的收缩变形。 

　　3.4.2 通水冷却 

　　通水冷却是混凝土温度控制的有效措施之一。通过冷却水循环，降低混凝土内部温度，减小内表温差，控制混凝土内外温差。通过测温点测量，掌握内部各测点温度变化，以便及时调整冷却水的流量，做到及时控制温差。当内外温差过高，而流量的控制效果不明显时，可将冷却水管的出口处的热水浇灌于混凝土的表层，提高表层混凝土的温度，从而更好的控制内外温差。上海的经贸大厦底板以及闵浦大桥承台大体积混凝土便采用了冷却水管，对降低混凝土内部温度控制内外温差起到一定的作用。 

　　3.5 表面保温 

　　保温的目的是减小混凝土表面与内部温差及表面混凝土的温度梯度，防止表面裂缝的发生。保温层兼有保湿的作用，如果用湿砂层、潮湿锯末层，积水保湿效果尤为突出。保温养护过程中，应保持混凝土表面湿润，保湿可以提高混凝土的表面抗裂能力。在大体积混凝土施工中可因地制宜地采用保温性能好的保温养护材料。在施工工期要求内，尽量采用自然散热的方式。 

　　3.6 有限元模拟分析 

　　早期混凝土内部温度场分布随龄期的变化，可以把混凝土认为是均匀、正交各向同性材料，根据采用的混凝土各项准确参数、边界条件、环境温度等对实际工程进行有限元模拟分析，得出其内部最高温度、浇注后各个时间段的温度场以及内部应力变化规律。根据结果考虑是否采用冷却水管降温，并对布置冷却水管后进行有限元模拟分析，用以指导实际的施工。 

　　3.7 信息化施工 

　　大体积混凝土裂缝控制采用测温是最主要的裂缝控制手段，是进行温控信息化施工的关键。在《混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204—92中，关于大体积混凝土测温点的布置没有明确规定，在实际工程中存在许多问题。施工规范通过对大量的工程实践进行系统的总结，形成了关于测温点设置的相关条文。大体积混凝土裂缝控制主要是对相应点位的温差进行控制，相应点位的温度通过测温方法获得。 

　　四、结语 

　　混凝土作为目前用量最大的一种建筑材料，已广泛应用于工业与民用建筑、水利、城市建设、农林、交通及海港等工程。但由于温度的影响大体积混凝土易中产生温度裂缝，如何控制并在设计中如何考虑裂缝的问题是施工和设计最关心的事情。现阶段，随着仿真技术的不断发展，大体积混凝土仿真分析已经大范围的应用于大体积混凝土裂缝控制的研究，取得了很好的效果，但我们也应该认识到具体施工过程中裂缝控制措施的具体实施所碰到的困难，这就要求我们建设者们发挥实践经验，总结较行之有效的施工措施。 

　　参考文献: 

　　［1］ 王铁梦. 工程结构裂缝控制［M］. 中国建筑工业出版社. 

　　［2］ 金涛，陈军科. 高层建筑基础大体积混凝土抗裂措施分析［M］. 混凝土. 

　　［3］ 逢鲁峰等. 大体积混凝土裂缝控制的概念设计［M］. 混凝土. 

　　［4］ 中国冶金建筑协会． GB50496—2009 大体积混凝土施工规范［S］． 北京: 中国建筑工业出版社，2009. 

　　［5］ 中国建筑科学研究院． GB50010—2010 混凝土结构设计规范［S］． 北京: 中国建筑工业出版社，2010. 

　　［6］ GB50204—92 混凝土结构工程施工及验收规范［S］． 北京: 中国建筑工业出版社，1992.