試論大體積砼施工裂縫施工控制
General 更新 2024年11月24日
【論文關鍵詞】大體積 混凝土 裂縫 控制
【論文摘要】隨著中國經濟的迅猛發展,掀起建設高潮,大體積砼在各類構築中被廣泛應用。本文主要就大體積砼施工普遍存在的質量通病防治的技術、組織技巧進行探討。
近年來，交通基礎建設得到迅猛發展，各地興建了大量的混凝土橋樑。在橋樑建造和使用過程中，有關因出現裂縫而影響工程質量甚至導致橋樑垮塌的報道屢見不鮮。大體積砼混凝土開裂可以說是“常發病”和“多發病”，經常困擾著橋樑工程技術人員。
1.產生裂縫的主要原因
1.1水泥水化熱
水泥在水化過程中要釋放出一定的熱量，而大體積混凝土結構斷面較厚，表面係數相對較小，所以水泥發生的熱量聚集在結構內部不易散失。這樣混凝土內部的水化熱無法及時散發出去，以至於越積越高，使內外溫差增大。單位時間混凝土釋放的水泥水化熱，與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關，並隨混凝土的齡期而增長。由於混凝土結構表面可以自然散熱，實際上內部的最高溫度，多數發生在澆築後的最初3～5天。
大體積混凝土在施工階段，外界氣溫的變化對防止大體積砼裂縫產生起著很大的影響。砼內部的溫度是由澆築溫度、水泥水化熱的絕熱溫升和結構的散熱溫度等各種溫度疊加之和組成。澆築溫度與外界氣溫有著直接關係，外界氣溫愈高，砼的澆注溫度也就會愈高。
1.3砼的收縮
砼在空氣中硬結時體積減小的現象稱為砼收縮。砼在不受外力的情況下的這種自發變形，受到外部約束時，將在砼中產生拉應力，使得砼開裂。引起砼的裂縫主要有塑性收縮、乾燥收縮和溫度收縮等三種。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固結硬過程中產生的體積變化，後期主要是砼內部自由水分蒸發而引起的幹縮變形。
影響混凝土收縮，主要是水泥品種、混凝土配合比、外加劑和摻合料的品種以及施工工藝***特別是養護條件***等。
2.1材料選擇
本工程採用商品混凝土澆築。對主要材料要求
2.1.1水泥
考慮普通水泥水化熱較高，特別是應用到大體積混凝土中，大量水泥水化熱不易散發，在混凝土內部溫度過高，與混凝土表面產生較大的溫度差，便混凝土內部產生壓應力，表面產生拉應力。因此確定採用水化熱較低的礦渣矽酸鹽水泥，標號為525號，通過摻加合適的外加劑以改善混凝土的效能，提高其抗滲能力。
2.1.2粗骨料
採用碎石，粒徑5～25毫米，含泥量不大於1%。選用粒徑較大、級配良好的石子配製的混凝土，和易性較好，抗壓強度較高，同時可以減少用水量及水泥用量，從而使水泥水化熱減少，降低混凝土溫升。
2.1.3細骨料
採用中砂，平均粒徑大於0.5毫米，含泥量不大於5%。選用平均粒徑較大的中、粗砂拌制的混凝土比採用細砂拌制的混凝土可減少用水量10%左右，同時相應減少水泥用量，使水泥水化熱減少，降低混凝土溫升，並可減少混凝土收縮。
2.1.4粉煤灰
由於混凝土的澆築方式為泵送，為了改善混凝土的和易性便於泵送，考慮摻加適量的粉煤灰。粉煤灰的摻量控制在10以內。
2.1.5外加劑
每立方米混凝土2公斤減水劑可降低水化熱峰值，對混凝土收縮有補償功能，可提高混凝土的抗裂性。
2.2混凝土配合比
2.2.1混凝土採用攪拌站供應的商品混凝土，要求混凝土攪拌站提前做好混凝土試配。
2.2.2混凝土配合比應提高試配確定。按照國家現行《混凝土結構工程施工及驗收規範》、《普通混凝土配合比設計規程》及《粉煤灰混凝土應用技術規範》中的有關技術要求進行設計。
2.2.3粉煤灰採用外摻法時僅在砂料中扣除同體積的砂量。另外應考慮到水泥的供應情況，以滿足施工的要求。
3.澆築時採取的措施
澆築方案，除應滿足每一處混凝土在初凝以前就被上一層新混凝土覆蓋並搗實完畢外，還應考慮結構大小、鋼筋疏密、預埋管道和地腳螺栓的留設、混凝土供應情況以及水化熱等因素的影響，常用方法有以下幾種：
3.1全面分層
即在第一層全面澆築全部澆築完畢後，再回頭澆築第二層，此時應使第一層混凝土還未初凝，如此逐層連續澆築，直至完工為止。採用這種方案，適用於結構平面尺寸一般不宜太大，施工時從短邊開始，沿長邊推進比較合適。必要時可分成兩段，從中間向兩端或從兩端向中間同時進行澆築。
3.2分段分層混凝土澆築
先從底層開始，澆築至一定距離後澆築第二層，如此依次向前澆築其他各層。由於總的層數較多，所以澆築到頂後，第一層末端的混凝土還未初凝，又可以從第二段依次分層澆築。這種方案適用於單位時間內要求供應的混凝土較少，結構物厚度不太大而面積或長度較大的工程。
3.3斜面分層
要求斜面的坡度不大於1/3，適用於結構的長度超過厚度3倍的情況。混凝土從澆築層下端開始，逐漸上移。
4.養護階段注意事項
大體積混凝土養護時要注意溫度控制。不僅要滿足強度增長的需要，還應通過人工的溫度控制，防止因溫度變形引起混凝土的開裂。
混凝土養護階段的溫度控制應遵循以下幾點：
4.1混凝土的中心溫度與表面溫度之間、混凝土表面溫度與室外最低氣溫之間的差值均應小於20℃；當結構混凝土具有足夠的抗裂能力時，不大於25℃～30℃。
4.2混凝土拆模時，混凝土的溫差不超過20℃。其溫差應包括表面溫度、中心溫度和外界氣溫之間的溫差。
4.3採用內部降溫法來降低混凝土內外溫差。
4.4保溫法是在結構物外露的混凝土表面以及模板外側覆蓋保溫材料，在緩慢的散熱過程中，使混凝土獲得必要的強度，以控制混凝土的內外溫差小於20℃。
4.5混凝土表層佈設抗裂鋼筋網片，防止混凝土收縮時產生乾裂。
在大體積混凝土施工時掌握住它的基本知識，並根據實際採取有效措施，會使施工質量得到很好的保證。
5.結束語
綜上所述，雖然大體積砼很容易產生裂縫，但是大量的科學研究以及成功的工程例項都表明，只要我們在設計、施工工藝、材料選擇以及後期的養護過程中能夠充分考慮的各種因素的影響，還是完全可以避免危害結構的裂縫的產生。■
【參考文獻】
［１］張.高層建築基礎筏板大體積砼施工裂縫控制[J].科技資訊,2010, ***28***.
［２］畢佳,嚴鬆源.大體積混凝土施工中溫度裂縫的控制[J].解放軍理工大學學報***自然科學版***,2000, ***05***.
［３］張磊,魯企造.淺談大體積混凝土澆築的主要措施[J].科技資訊,2007, ***20***.
試論大體積砼施工裂縫施工控制
淺談建築工程施工管理創新的思考
【論文摘要】隨著中國經濟的迅猛發展,掀起建設高潮,大體積砼在各類構築中被廣泛應用。本文主要就大體積砼施工普遍存在的質量通病防治的技術、組織技巧進行探討。
近年來，交通基礎建設得到迅猛發展，各地興建了大量的混凝土橋樑。在橋樑建造和使用過程中，有關因出現裂縫而影響工程質量甚至導致橋樑垮塌的報道屢見不鮮。大體積砼混凝土開裂可以說是“常發病”和“多發病”，經常困擾著橋樑工程技術人員。
1.產生裂縫的主要原因
1.1水泥水化熱
水泥在水化過程中要釋放出一定的熱量，而大體積混凝土結構斷面較厚，表面係數相對較小，所以水泥發生的熱量聚集在結構內部不易散失。這樣混凝土內部的水化熱無法及時散發出去，以至於越積越高，使內外溫差增大。單位時間混凝土釋放的水泥水化熱，與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關，並隨混凝土的齡期而增長。由於混凝土結構表面可以自然散熱，實際上內部的最高溫度，多數發生在澆築後的最初3～5天。
大體積混凝土在施工階段，外界氣溫的變化對防止大體積砼裂縫產生起著很大的影響。砼內部的溫度是由澆築溫度、水泥水化熱的絕熱溫升和結構的散熱溫度等各種溫度疊加之和組成。澆築溫度與外界氣溫有著直接關係，外界氣溫愈高，砼的澆注溫度也就會愈高。
1.3砼的收縮
砼在空氣中硬結時體積減小的現象稱為砼收縮。砼在不受外力的情況下的這種自發變形，受到外部約束時，將在砼中產生拉應力，使得砼開裂。引起砼的裂縫主要有塑性收縮、乾燥收縮和溫度收縮等三種。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固結硬過程中產生的體積變化，後期主要是砼內部自由水分蒸發而引起的幹縮變形。
影響混凝土收縮，主要是水泥品種、混凝土配合比、外加劑和摻合料的品種以及施工工藝***特別是養護條件***等。
2.1材料選擇
本工程採用商品混凝土澆築。對主要材料要求
2.1.1水泥
考慮普通水泥水化熱較高，特別是應用到大體積混凝土中，大量水泥水化熱不易散發，在混凝土內部溫度過高，與混凝土表面產生較大的溫度差，便混凝土內部產生壓應力，表面產生拉應力。因此確定採用水化熱較低的礦渣矽酸鹽水泥，標號為525號，通過摻加合適的外加劑以改善混凝土的效能，提高其抗滲能力。
2.1.2粗骨料
採用碎石，粒徑5～25毫米，含泥量不大於1%。選用粒徑較大、級配良好的石子配製的混凝土，和易性較好，抗壓強度較高，同時可以減少用水量及水泥用量，從而使水泥水化熱減少，降低混凝土溫升。
2.1.3細骨料
採用中砂，平均粒徑大於0.5毫米，含泥量不大於5%。選用平均粒徑較大的中、粗砂拌制的混凝土比採用細砂拌制的混凝土可減少用水量10%左右，同時相應減少水泥用量，使水泥水化熱減少，降低混凝土溫升，並可減少混凝土收縮。
2.1.4粉煤灰
由於混凝土的澆築方式為泵送，為了改善混凝土的和易性便於泵送，考慮摻加適量的粉煤灰。粉煤灰的摻量控制在10以內。
2.1.5外加劑
每立方米混凝土2公斤減水劑可降低水化熱峰值，對混凝土收縮有補償功能，可提高混凝土的抗裂性。
2.2混凝土配合比
2.2.1混凝土採用攪拌站供應的商品混凝土，要求混凝土攪拌站提前做好混凝土試配。
2.2.2混凝土配合比應提高試配確定。按照國家現行《混凝土結構工程施工及驗收規範》、《普通混凝土配合比設計規程》及《粉煤灰混凝土應用技術規範》中的有關技術要求進行設計。
2.2.3粉煤灰採用外摻法時僅在砂料中扣除同體積的砂量。另外應考慮到水泥的供應情況，以滿足施工的要求。
3.澆築時採取的措施
澆築方案，除應滿足每一處混凝土在初凝以前就被上一層新混凝土覆蓋並搗實完畢外，還應考慮結構大小、鋼筋疏密、預埋管道和地腳螺栓的留設、混凝土供應情況以及水化熱等因素的影響，常用方法有以下幾種：
3.1全面分層
即在第一層全面澆築全部澆築完畢後，再回頭澆築第二層，此時應使第一層混凝土還未初凝，如此逐層連續澆築，直至完工為止。採用這種方案，適用於結構平面尺寸一般不宜太大，施工時從短邊開始，沿長邊推進比較合適。必要時可分成兩段，從中間向兩端或從兩端向中間同時進行澆築。
3.2分段分層混凝土澆築
先從底層開始，澆築至一定距離後澆築第二層，如此依次向前澆築其他各層。由於總的層數較多，所以澆築到頂後，第一層末端的混凝土還未初凝，又可以從第二段依次分層澆築。這種方案適用於單位時間內要求供應的混凝土較少，結構物厚度不太大而面積或長度較大的工程。
3.3斜面分層
要求斜面的坡度不大於1/3，適用於結構的長度超過厚度3倍的情況。混凝土從澆築層下端開始，逐漸上移。
4.養護階段注意事項
大體積混凝土養護時要注意溫度控制。不僅要滿足強度增長的需要，還應通過人工的溫度控制，防止因溫度變形引起混凝土的開裂。
混凝土養護階段的溫度控制應遵循以下幾點：
4.1混凝土的中心溫度與表面溫度之間、混凝土表面溫度與室外最低氣溫之間的差值均應小於20℃；當結構混凝土具有足夠的抗裂能力時，不大於25℃～30℃。
4.2混凝土拆模時，混凝土的溫差不超過20℃。其溫差應包括表面溫度、中心溫度和外界氣溫之間的溫差。
4.3採用內部降溫法來降低混凝土內外溫差。
4.4保溫法是在結構物外露的混凝土表面以及模板外側覆蓋保溫材料，在緩慢的散熱過程中，使混凝土獲得必要的強度，以控制混凝土的內外溫差小於20℃。
4.5混凝土表層佈設抗裂鋼筋網片，防止混凝土收縮時產生乾裂。
在大體積混凝土施工時掌握住它的基本知識，並根據實際採取有效措施，會使施工質量得到很好的保證。
5.結束語
綜上所述，雖然大體積砼很容易產生裂縫，但是大量的科學研究以及成功的工程例項都表明，只要我們在設計、施工工藝、材料選擇以及後期的養護過程中能夠充分考慮的各種因素的影響，還是完全可以避免危害結構的裂縫的產生。■
【參考文獻】
［１］張.高層建築基礎筏板大體積砼施工裂縫控制[J].科技資訊,2010, ***28***.
［２］畢佳,嚴鬆源.大體積混凝土施工中溫度裂縫的控制[J].解放軍理工大學學報***自然科學版***,2000, ***05***.
［３］張磊,魯企造.淺談大體積混凝土澆築的主要措施[J].科技資訊,2007, ***20***.
淺談建築工程施工管理創新的思考