探析工程大体积砼裂缝控制

1 大体积砼温度裂缝产生原理 1.1 裂缝种类及成因

裂缝是固体材料中的某种不连续现象。砼在硬化及承载使用过程中，当其“变形要求”超出抵抗变形能力时，即产生裂缝现象。

砼的裂缝可分为宏观裂缝和微观裂缝。裂缝一般以0.05mm为界，大于等于0.05mm的裂缝称为宏观裂缝，小于0.05mm的裂缝称为微观裂缝。一般情况下，微裂缝对使用无危险性，因此，下文所述的裂缝控制均指宏观裂缝，宏观裂缝是微观裂缝扩展的结果。本文主要探讨由于温度变化及收缩等因素引起的变形裂缝。

1.2 大体积砼温度裂缝的产生原理

在施工期间，大体积砼产生的结构裂缝主要是因为水泥水化热引起的温度变化导致的。如果大体积混凝土的内部矛盾不断发展，到一定程度就出现裂缝。而这种矛盾一方面是因为混凝土内外温差形成的应力和应变，另一方面为了阻止这种应变所形成的各种约束。如果温度应力超过了混凝土所能够承受的极限强度，混凝土就会出现裂缝，这是导致混凝土出现裂缝的主要原因，混凝土产生裂缝主要有以下几方面原因：

1.2.1 水泥水化热。一般来说在浇筑后的7d左右，在水泥水化过程中会放出大量的热量，有资料显示在计算过程中，如果按照水泥用量是350kg/m3～550 kg/m3，每克水泥放出大约500J的热量，那m3混凝土就会放出17500KJ～27500KJ的热量，放出的这些热量，会直接导致混凝土的内部温度升高。特别是对于大体积混凝土来说，这种现象出现的概率更大。混凝土的内部温度升高，而混凝土的散热条件在内部和表面是不同的，这势必会形成温度梯度，压应力和拉应力也会分别在混凝土的内部和表面产生，一旦表面的拉应力超过规定的范围，混凝土的表面就会出现裂缝。

1.2.2 砼的收缩。砼收缩是指砼在空气中硬结时体积减小的现象。砼中大约80%的水分都会被蒸发，其中水泥硬化需要其中的大约20%的水分。砼水化作用后会发生体积变形，也叫“自身体积变形”，胶凝材料的性质对该变形有着决定性的影响，一般来说，大部分的普通水泥混凝土都是收缩变形，只有少数是膨胀变形。这种自发变形是不受外力影响的，但是一旦受到外部约束，就会在砼中产

生拉应力，导致砼开裂。并且在硬化的初期和后期表现是不一样的，前者主要是体积变化，后者主要是干缩变形。

1.2.3 外界气温变化。在施工阶段，外界的温度变化对大体积混凝土有着直接的影响，因为混凝土的浇筑温度会随着外界气温的升高而升高；而当外界的温度下降的时候，又会增加混凝土的降温幅度，尤其是在气温骤降的天气，混凝土内外的温度梯度一定会加大，这对于大体积混凝土是非常不利的。混凝土内部的温度是各种温度叠加在一起的，比如水化热的绝热温度、浇筑温度和结构物的散热降温等，而温度应力则是由温差引起的温度变形造成的；温差愈大，温度应力也愈大。同时，在高温条件下，大体积混凝土不易散热，混凝土内部的最高温度一般在60～65℃，并且有较大的连续时间（与结构尺寸和浇筑块体厚度有关）。在这种情况下，研究合理的温度控制措施，防止混凝土内外温差引起的过大温度应力，就显得更为重要。

2 混凝土工程控制要点

2.1大方量混凝土一般都采用自动拌和站集中拌合，在整个拌合过程中控 制拌合速度和上料速度，严格控制水灰比和混凝土坍落度。拌合成的混凝土如果采用罐车运输，混凝土从拌和机倒入罐车后，在45min内要送到浇筑点，在炎热的夏季必须在30min内运送到浇筑点。

混凝土采用泵车和吊斗浇筑时。一定要注意混凝土浇筑要连续进行，在不能满足一次性浇筑完而与前一次混凝土连接时，应先浇筑3—5cm厚一层与混凝土相同成份得同标号水泥砂浆，以利于更好的结合。混凝土下落高度不得超过2m；超过时采用导管或流槽，导管和流槽要保持干净，浇筑时要避免混凝土离析。浇筑过程中须定时检查预埋件位置，如有任何位移及时校正。

混凝土振捣必须有专业人员负责，严格操作规程：振捣应在浇筑点和新浇筑混凝土面上进行；振捣时一定要均匀不要漏振，振捣密实的标志是混凝土不再下沉，不再冒出气泡，表面平坦，泛浆。混凝土浇筑完成后一定要进行养生，养生要有专人负责。

2.2灌注水下混凝土，水下混凝土的灌注多采用导管法。导管接头多为卡口式，直径250mm，壁厚10mm分节长度1m-2m，最下一节长5m。导管在使用前须进行水密，承压和接头抗拉试验。

灌注混凝土前应将灌注机具如储料斗、溜槽、漏斗准备好。

导管在吊入孔内时，其位置应居中，轴线顺直，稳步沉放，防止卡挂钢筋骨架和碰撞孔壁。

水下混凝土的水灰比0.5为好，坍落度20cm±2cm，并通过试验确定掺入高效减水剂所占比例（占水泥重量比），初凝时间一般不小于6h。采用混凝土输送泵泵送混凝土时，直接倒入导管内进行灌注，混凝土接近桩顶时，改用吊斗倾倒以提高漏斗高度。

灌注混凝土之前，认真做好灌前的各项检查记录并经监理工程师确认后方可进行灌注。

灌注首批混凝土时，导管下口至孔底的距离控制在25cm-40cm，且使使导管进入混凝土的深度不小于1m。剪球灌注开始后，应连续地进行，并尽可能缩短拆除导管的间隔时间；灌注过程中应经常用测探锤深测孔内混凝土面的位置，及时调整导管埋深，导管的埋深控制在2m-4m为宜，特殊情况下不得小于1m或大于6m。当混凝土面接近钢筋骨架底部时，为防止钢筋骨架上浮，采取以下措施：

（1）使导管保持稍大的埋深，放慢灌注速度，以减小混凝土的冲击力； （2）当孔内混凝土面进入钢筋骨架1m-2m后，适当提升导管，减少导管埋置深度，增大骨架下部得埋置深度。

3 结束语

总之，针对以上指出的大体积砼产生裂缝的原因，在实际的施工中应该采取以下的一些防治措施：

①合理选用水泥品种。大体积砼施工中，选用的水泥最好具备水化热低、初凝时间长的特点，并控制水泥用量，一般控制在300kg/m3以下。②掺加外加剂。选用复合型外加剂和粉煤灰，以减少绝对用水量和水泥用量，延缓凝结时间。③注意粗细集料的选择。砂选用粗砂，石子选用粒径为0.5-3.2cm的碎石和卵石。夏季砂、石料堆可设简易遮阳棚，必要时可向骨料喷水降温。④在砼中敷设冷却水管。⑤分层浇筑。如结构工程厚度较厚，一次浇筑砼方量过大时，在设计单位和监理单位同意后可分层浇筑，以通过增加表面系数，利于砼内部散热。⑥加强振捣避开高温施工。要严格按照技术规范要求振捣，夏季施工时尽量避免在12点至14点期间浇筑砼。⑦加强砼的养护。砼浇筑后要适时进行养护，尤其是体积大，气温较高时尤其注意，防止砼开裂。

参考文献：

[1] 孔罗霄，崔丽.公路沥青路面施工的质量控制措施分析[J].科技致富向导，2013，（25）.