论文部分内容阅读
摘要：大体积混凝土的裂缝控制是建设工程中的技术难题，裂缝产生的原因有很多，在工程实际中需采取各种措施综合治理以达到我们想要的结果。本文就大体积混凝土的裂缝控制结合本工程具体情况进行探讨。
关键词：大体积混凝土 ，裂缝原因 ，裂缝控制
中图分类号：TU37文献标识码： A
前言：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、大型设备基础、水利大坝等。它主要的特点就是体积大，一般实际最小尺寸大于或等于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。
1. 工程背景：
众所周知，在大体积混凝土基础施工中，由于水泥水化热的积累与传导，随着所浇筑的混凝土龄期的增长，混凝土内部的温度变化有一个明显的升、降温过程，同时在混凝土内部各点温度也有差异。温度变化将引起混凝土体积变形，当混凝土变形受边界条件约束（外约束）在混凝土体内出现应力（通常称为“温度应力”）。当其拉应力超过混凝土抗拉强度极限时，混凝土就会出现裂缝。
在以往这类大体积混凝土施工中，因水泥水化热所引起的温度应力剧烈变化而导致混凝土浇筑块体发生有害裂缝，给混凝土基础结构强度、整体性、抗震性及耐久性造成严重隐患。为了控制上述有害裂缝，目前国内外在大体积混凝土施工中经常采取两种施工方法：一是设置伸缩缝以及水平分层或垂直分块和跳仓浇筑等。它的明显不足是增加了施工难度，有技术间隙，延长了施工周期。二是一次性连续浇筑而不留施工缝的方法，采用这种施工方法，必须有效地控制大体积混凝土中水泥水化热引起的温升，严格控制混凝土内外温差，降温速度及控制混凝土强度发展过程中的收缩，同时要采取结构有效措施，才能提高混凝土的抗裂能力。
2. 大体积混凝土裂缝产生的原因：
2.1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3～5ｄ，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。温度应力与温差成正比，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。
2.2. 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。
2.3. 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，也是防止裂缝的重要一环。
2.4. 砼的收缩变形
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。
据此，本项目制定相应措施。最大限度的防止和限制裂缝的产生。
3.泵站底板裂缝控制措施
3.1优化混凝土配合比设计
为减小水泥水化热，在保证混凝土强度的前提下，就应尽量减小水泥用量。我们用部分粉煤灰代替水泥。粉煤灰水化缓慢，产生很少的热量，能有效降低水泥水化造成的温升。粉煤灰中含有70％以上的玻璃微珠，粒形完整，表面光滑，质地致密。这种形态对混凝土而言，无疑能起到减水作用、致密作用和匀质作用，促进初期水泥水化的解絮作用，改变拌和物的流变性质、初始结构以及硬化后的多种功能。
3.2. 合理分设施工缝
底板长34.8m,宽12.7m, 底板沿长度方向设6条施工缝，分缝后每块底板宽约5m。在宽度方向设一条切割缝，施工缝和切割缝的底板下方均铺设有单面橡胶止水带，防止地下水入侵腐蚀底板。切割缝要在混凝土浇筑完成24小时以内切割完成。底板一旦因各种应力开裂，（如温度应力，地基约束）必先从底板的薄弱部位开裂。而设缝处应力集中，从此处开裂可避免和减缓在其他部位开裂。因为施工缝底部有止水带，而在其他部位开裂则地下水很容易对底板造成侵蚀。另外底板收缩变形时会受到地基约束，地基约束力的大小取决于底板收缩时地基对底板的摩擦阻力与接触面的约束长度，施工分缝减小了約束长度。在底板下垫层上铺设16 gauge塑料薄膜，减小了底板与地基之间的摩擦系数。这样就在一定程度上降低了地基对底板的约束力，降低了地板在非分缝位置开裂的可能。
3.3. 浇注温度控制
根据卡塔尔建筑规范（QCS）要求，混凝土的入模温度不得高于30℃，环境温度不高于40摄氏度。控制混凝土浇筑的入模温度，其目的是降低大体积砼的总温升值和减小结构的内外温差。卡塔尔夏季炎热，白天气温可达到45℃或更高，夜间温度也在30℃以上。所以夏季的混凝土施工只能集中的夜间进行。由于夜间气温依然很高，混凝土的拌和必须加冰才能满足温度的要求，降低混凝土的入模温度至30℃以下。
3.4.浇注质量控制
本项目所用混凝土为商品砼，供应商Readymix Qtar。其中为AL Khor现场供料的拌合站位于Umm Slal, 距离Al Khor 40Km，罐车从拌合站到本现场平均需一小时左右，根据业主的标书规范要求，混凝土浇筑必须在混凝土拌和后90分钟以内完成，所以留给我们现场的浇注时间只有不到半小时，这就给混凝土浇筑带来一定的难度。来料的连续性也至关重要，来料间断很容易出现冷缝。为此在浇筑前我们要进行精心的准备，准备好足够的人力以及设备，为现场工人提前做好技术交底。
混凝土到达现场进行塌落度及温度测定，不符合规范的不可以使用。混凝土经过一个小时左右的路程会发生一定程度的骨料分离。混凝土试验前先搅拌几分钟，以保证试验的准确性。底板厚两米，为防止落差过大造成骨料离析，事先准备好布料漏斗，下端连接窜筒，下料顺序进行。分层下料分层振捣，严格控制层厚在50公分以内，振捣时快插慢拔，充分将气泡排除。视混凝土表面冒浆且表面无更多气泡冒出为宜，必要时可以进行二次振捣，排除气泡和水分上升形成的微孔。避免出现漏振及过振，浇筑完成充分进行收面。采用汽油抹子收面，可增加表面的光滑度和坚实度。减弱表面的毛细裂缝。总之，我们在施工过程中严格按规范施工，在现场的浇注质量上得到很好的保障。
3.5. 做好保湿保温养护及温度监测
为减小混凝土表面的热扩散，造成内外混凝土温差过大，采取措施对混凝土表面进行保湿保温。我们混凝土收面结束后先在混凝土表面覆盖一层塑料膜，然后铺设土工布，再在上面铺一层塑料膜。这样可以有效防止与空气接触的砼表面的热量散失。土工布的持水效果很好，可以保证混凝土表面一直处于湿润状态。卡塔尔夏季周热温差大，为此我们白天在铁皮蓄水箱内注满水，经过白天暴晒成热水，来对底板进行养护。冷水养护会造成混凝土表面急速降温，混凝土内表温差加大，因温度应力而引起混凝土开裂。
4.结语
大体积混凝土的裂缝控制是大体积混凝土施工的难点和重点。本项目通过事先充分的准备，制定相应的措施，对混凝土的裂缝控制起到了满意的效果。首先，优化混凝土的配合比设计，在不降低混凝土强度的前提下，降低混凝土水化热。其次合理的结构设计。再次施工现场严格按照规范操作，保证混凝土的浇注质量，不出现漏振，过振，冷缝等浇注质量缺陷及事故。最后将强对混凝土的保温保湿养护管理，对混凝土的温度进行监测，及时采取措施，防止温度应力造成的裂缝。
关键词：大体积混凝土 ，裂缝原因 ，裂缝控制
中图分类号：TU37文献标识码： A
前言：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、大型设备基础、水利大坝等。它主要的特点就是体积大，一般实际最小尺寸大于或等于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。
1. 工程背景：
众所周知，在大体积混凝土基础施工中，由于水泥水化热的积累与传导，随着所浇筑的混凝土龄期的增长，混凝土内部的温度变化有一个明显的升、降温过程，同时在混凝土内部各点温度也有差异。温度变化将引起混凝土体积变形，当混凝土变形受边界条件约束（外约束）在混凝土体内出现应力（通常称为“温度应力”）。当其拉应力超过混凝土抗拉强度极限时，混凝土就会出现裂缝。
在以往这类大体积混凝土施工中，因水泥水化热所引起的温度应力剧烈变化而导致混凝土浇筑块体发生有害裂缝，给混凝土基础结构强度、整体性、抗震性及耐久性造成严重隐患。为了控制上述有害裂缝，目前国内外在大体积混凝土施工中经常采取两种施工方法：一是设置伸缩缝以及水平分层或垂直分块和跳仓浇筑等。它的明显不足是增加了施工难度，有技术间隙，延长了施工周期。二是一次性连续浇筑而不留施工缝的方法，采用这种施工方法，必须有效地控制大体积混凝土中水泥水化热引起的温升，严格控制混凝土内外温差，降温速度及控制混凝土强度发展过程中的收缩，同时要采取结构有效措施，才能提高混凝土的抗裂能力。
2. 大体积混凝土裂缝产生的原因：
2.1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3～5ｄ，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。温度应力与温差成正比，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。
2.2. 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。
2.3. 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，也是防止裂缝的重要一环。
2.4. 砼的收缩变形
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。
据此，本项目制定相应措施。最大限度的防止和限制裂缝的产生。
3.泵站底板裂缝控制措施
3.1优化混凝土配合比设计
为减小水泥水化热，在保证混凝土强度的前提下，就应尽量减小水泥用量。我们用部分粉煤灰代替水泥。粉煤灰水化缓慢，产生很少的热量，能有效降低水泥水化造成的温升。粉煤灰中含有70％以上的玻璃微珠，粒形完整，表面光滑，质地致密。这种形态对混凝土而言，无疑能起到减水作用、致密作用和匀质作用，促进初期水泥水化的解絮作用，改变拌和物的流变性质、初始结构以及硬化后的多种功能。
3.2. 合理分设施工缝
底板长34.8m,宽12.7m, 底板沿长度方向设6条施工缝，分缝后每块底板宽约5m。在宽度方向设一条切割缝，施工缝和切割缝的底板下方均铺设有单面橡胶止水带，防止地下水入侵腐蚀底板。切割缝要在混凝土浇筑完成24小时以内切割完成。底板一旦因各种应力开裂，（如温度应力，地基约束）必先从底板的薄弱部位开裂。而设缝处应力集中，从此处开裂可避免和减缓在其他部位开裂。因为施工缝底部有止水带，而在其他部位开裂则地下水很容易对底板造成侵蚀。另外底板收缩变形时会受到地基约束，地基约束力的大小取决于底板收缩时地基对底板的摩擦阻力与接触面的约束长度，施工分缝减小了約束长度。在底板下垫层上铺设16 gauge塑料薄膜，减小了底板与地基之间的摩擦系数。这样就在一定程度上降低了地基对底板的约束力，降低了地板在非分缝位置开裂的可能。
3.3. 浇注温度控制
根据卡塔尔建筑规范（QCS）要求，混凝土的入模温度不得高于30℃，环境温度不高于40摄氏度。控制混凝土浇筑的入模温度，其目的是降低大体积砼的总温升值和减小结构的内外温差。卡塔尔夏季炎热，白天气温可达到45℃或更高，夜间温度也在30℃以上。所以夏季的混凝土施工只能集中的夜间进行。由于夜间气温依然很高，混凝土的拌和必须加冰才能满足温度的要求，降低混凝土的入模温度至30℃以下。
3.4.浇注质量控制
本项目所用混凝土为商品砼，供应商Readymix Qtar。其中为AL Khor现场供料的拌合站位于Umm Slal, 距离Al Khor 40Km，罐车从拌合站到本现场平均需一小时左右，根据业主的标书规范要求，混凝土浇筑必须在混凝土拌和后90分钟以内完成，所以留给我们现场的浇注时间只有不到半小时，这就给混凝土浇筑带来一定的难度。来料的连续性也至关重要，来料间断很容易出现冷缝。为此在浇筑前我们要进行精心的准备，准备好足够的人力以及设备，为现场工人提前做好技术交底。
混凝土到达现场进行塌落度及温度测定，不符合规范的不可以使用。混凝土经过一个小时左右的路程会发生一定程度的骨料分离。混凝土试验前先搅拌几分钟，以保证试验的准确性。底板厚两米，为防止落差过大造成骨料离析，事先准备好布料漏斗，下端连接窜筒，下料顺序进行。分层下料分层振捣，严格控制层厚在50公分以内，振捣时快插慢拔，充分将气泡排除。视混凝土表面冒浆且表面无更多气泡冒出为宜，必要时可以进行二次振捣，排除气泡和水分上升形成的微孔。避免出现漏振及过振，浇筑完成充分进行收面。采用汽油抹子收面，可增加表面的光滑度和坚实度。减弱表面的毛细裂缝。总之，我们在施工过程中严格按规范施工，在现场的浇注质量上得到很好的保障。
3.5. 做好保湿保温养护及温度监测
为减小混凝土表面的热扩散，造成内外混凝土温差过大，采取措施对混凝土表面进行保湿保温。我们混凝土收面结束后先在混凝土表面覆盖一层塑料膜，然后铺设土工布，再在上面铺一层塑料膜。这样可以有效防止与空气接触的砼表面的热量散失。土工布的持水效果很好，可以保证混凝土表面一直处于湿润状态。卡塔尔夏季周热温差大，为此我们白天在铁皮蓄水箱内注满水，经过白天暴晒成热水，来对底板进行养护。冷水养护会造成混凝土表面急速降温，混凝土内表温差加大，因温度应力而引起混凝土开裂。
4.结语
大体积混凝土的裂缝控制是大体积混凝土施工的难点和重点。本项目通过事先充分的准备，制定相应的措施，对混凝土的裂缝控制起到了满意的效果。首先，优化混凝土的配合比设计，在不降低混凝土强度的前提下，降低混凝土水化热。其次合理的结构设计。再次施工现场严格按照规范操作，保证混凝土的浇注质量，不出现漏振，过振，冷缝等浇注质量缺陷及事故。最后将强对混凝土的保温保湿养护管理，对混凝土的温度进行监测，及时采取措施，防止温度应力造成的裂缝。