综述大体积混凝土裂缝及施工养护

　　摘要：本文就我市汝阳县某水库的施工，论述了其工程概况以及大体积混凝土的裂缝，大体积混凝土的配制，大体积混凝土的浇筑，大体积混凝土养护。

　　关键词：大体积;混凝土;施工

　　一、工程概况

　　汝阳县虎盘水库位于洛阳市汝阳县境内，淮河流域北汝河马兰河上游，坝址在汝阳县王坪乡大庄村，距县城39.7km，控制流域面积69.72km2，水库坝址以上干流长22.05km，多年平均降雨量850mm，总库容1064万m3，是一座以防洪为主兼顾灌溉、发电、养殖、旅游等综合运用的中型水库，水库枢纽主要由大坝、输水管和发电站等建筑物组成。

　　洛阳市虎盘水库除险加固工程施工II标段主要施工内容：二道坝改造工程，水垫塘、防洪墙等，其中水垫塘设计最小尺寸为1.5m厚的钢筋混凝土。

　　大体积混凝土是指结构中实体最小尺寸大于或等于1m的部位所用的混凝土。根据此定义，水垫塘应为大体积混凝土。而大体积混凝土在浇筑后，它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中不易散发，内部温度高。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。为了保证施工的质量，所以必须从根本上分析它。

　　二、大体积混凝土的裂缝

　　大体积混凝土内出现的裂缝按深度的不同，分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种。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。

　　大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝，一方面是混凝土内部因素：由于内外温差而产生的;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。

　　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释放出一定的热量，而大体积混凝土结构断面较厚，表面系数相对较小，所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去，以至于越积越高，使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热，与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热，实际上内部的最高温度，多数发生在浇筑后的最初3-5天。

　　2、 外界气温变化

　　大体积混凝土在施工阶段，它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降，会大大增加内外层混凝土温差，这对大体积混凝土是极为不利的。

　　温度应力是由于温差引起温度变形造成的;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可达60~65℃，并且有较长的延续时间。因此，应采取温度控制措施，防止混凝土内外温差引起的温度应力。

　　3、 混凝土的收缩

　　混凝土中约20℅的水分是水泥硬化所必须的，而约80℅的水分要蒸发。多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后，再处于水饱和状态，还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化，这对混凝土是很不利的。

　　影响混凝土收缩，主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺(特别是养护条件)等。

　　三、大体积混凝土的配制

　　大体积混凝土所选用的原材料应注意以下几点：

　　1.水泥：在满足强度和耐久性等要求的前提下，宜选用低热或中热的矿渣水泥、火山灰水泥(发热量270~290kJ/kg)、严禁使用安定性不合格的水泥。

　　2. 骨料

　　(1)粗骨料。碎石和卵石均可，并采取连续级配或合理的掺配比例。其最大粒径不得大于钢筋最小间距的3/4。

　　(2) 细骨料。宜选用粗砂或中砂，含泥量应≤3%。

　　(3)粉煤灰。为了减少水泥用量，可掺入水泥用量10%的粉煤灰取代水泥。

　　(4)外加剂。为了满足和易性和减缓水泥早期水化热发热量的要求，宜在混凝土中掺入适量的缓凝型减水剂。

　　但是，水化热低的矿渣水泥的泌水性比其它水泥大，在浇筑层表面有大量水析出。这种泌水现象，不仅影响施工速度，同时影响施工质量。因析出的水聚集在上下两浇筑层表面间，使混凝土水灰比改变，而在掏水时又带走了一些砂浆，这样便形成了一层含水量多的夹层，破坏了混凝土的粘结力和整体性。混凝土泌水性的大小与用水量有关，用水量多，泌水性大;且与温度高低有关，水完全析出的时间随温度的提高而缩短;此外，还与水泥的成分和细度有关。所以，在选用矿渣水泥时应尽量选择泌水性的品种，并应在混凝土中掺入减水剂，以降低用水量。在施工中，应及时排出析水或拌制一些干硬性混凝土均匀浇筑在析水处，用振捣器振实后，再继续浇筑上一层混凝土。

　　四、大体积混凝土的浇筑

　　大体积混凝土的浇筑，除应满足每一处混凝土在初凝以前就被上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外，还应考虑结构尺寸的大小、钢筋疏密、预埋管道和地脚螺栓的留设、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响，常采用的方法有以下几种：

　　1、 全面分层：

　　即将整个结构浇筑层分为数层浇筑，当已浇筑的下层混凝土尚未凝结时，即开始浇筑第二层，如此逐层进行，直至浇筑完成。采用这种方案，适用于结构的平面尺寸一般不宜太大，施工时从短边开始，沿长边推进比较合适。必要时可分成两段，从中间向两端或从两端向中间同时进行浇筑。

　　2、分段(块)分层。

　　混凝土浇筑时，先从底层开始，浇筑至一定距离后浇筑第二层，如此依次向前浇筑其他各层。由于总的层数较多，所以浇筑到顶后，第一层末端的混凝土还未初凝，又可以从第二段依次分层浇筑。这种方案适用于单位时间内要求供应的混凝土较少，不象第一种方案那样集中。这种方案适用于结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。

　　3、 斜面分层：

　　要求斜面的坡度不大于1/3，适用于结构的长度大大超过厚度3倍的情况。混凝土从浇筑层下端开始，逐渐上移，，以保证分层混凝土之间的施工质量。

　　根据设计要求，水垫塘的混凝土浇筑应采取分层浇筑。分层厚度宜为0.6～1.0m。对于大块底板，在平面上应分成若干块施工，以减少收缩和温度应力，有利于控制裂缝，一般分块最大尺寸宜为30m左右。

　　五、 大体积混凝土养护

　　大体积混凝土的养护，不仅要满足强度增长的需要，还应通过人工的温度控制，防止因温度变形引起混凝土的开裂。温度控制就是对混凝土的浇筑温度和混凝土内部的最高温度进行人为的控制。

　　在混凝土养护阶段的温度控制应遵循以下几点：

　　1.混凝土的中心温度与表面温度之间、混凝土表面温度与室外最低气温之间的差值均应小于20℃;当结构混凝土具有足够的抗裂能力时，不大于25℃~30℃。

　　2.混凝土拆模时，混凝土的温差不超过20℃。其温差应包括表面温度、中心温度和外界气温之间的温差。

　　3.采用内部降温法来降低混凝土内外温差。内部降温法是在混凝土内部预埋水管，通入冷却水，降低混凝土内部最高温度。冷却在混凝土刚浇筑完时就开始进行，还有常见的投毛石法，均可以有效地控制因混凝土内外温差而引起的混凝土开裂。

　　4.保温法是在结构物外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料(如草袋、锯木、湿砂等)，在缓慢的散热过程中，使混凝土获得必要的强度，以控制混凝土的内外温差小于20℃。

　　5.混凝土表层布设抗裂钢筋网片，防止混凝土收缩时产生干裂。

　　六、结论

　　大体积砼结构结构裂缝预防和控制是一门边缘科学, 也是一项系统工程,必须以材料、设计、施工和维护四个方面加以综合解决。设计方面,要积极采用先进技术,配合成熟的技术措施,抗放兼施,以抗为主,在理论上提出可行的控制措施,在实践操作中采用切实可行的技术,在经济上合理节约。材料配置,施工组织方面,要科学组织,合理安排,确保大体积砼的质量,严格按照施工规范,施工操作规程操作,不断改进操作工艺,加强养护,以预防和减少大体积砼裂缝的产生,将工程裂缝损害控制到最小程度。