大体积混凝土施工的实践与思考

(呼铁局建管处，内蒙古 呼和浩特 010020)
摘 要：阐述了大体积混凝土的具体范畴，分析了大体积 混凝土裂缝产生的原因，指出了防止裂缝发生，确保施工质量的技术要点。
关键词：大体积混凝土；施工
中图分类号：TU375.6  文献标识码：A  文章编 号：1007—6921(2008)13—0126—02

近年来，随着我国社会经济的快速、稳定、持续发展，大面积、高性能建筑物的需求也 变得日益旺盛，因此，大体积混凝土的施工成为建筑施工中常碰到的问题，而大体积混凝土 施工固有的一些难题也成了工程施工的难点。

大体积混凝土的施工技术难度整体要求相对较高，特别是要防止混凝土因水泥水化热引 起的温度差产生温度应力导致裂缝产生。因此，要保证大体积混凝土施工能达到设计要求， 就需要从材料选择、技术措施等关键环节做好充分的准备工作，才能确保工程质量。
1 大体积混凝土的具体范畴

大体积混凝土一般指最小断面尺寸大于1m以上的砼结构，其尺寸已经大到必须采用相应 的技术措施妥善处理温度差值，合另解决温度应力并控制裂缝开展的砼结构。

但是，仅仅以截面尺寸来简单判断是否是大体积砼是不全面的。大体积砼与普通砼的区 别表面上看是厚度不同，但其实质的区别是由于砼中水泥水化要产生热量，大体积砼内部的 热量不如表面的热量散失得快，造成内外温差过大而产生的温度应力可能会使砼开裂。 因此判断是否属于大体积砼既要考虑厚度这一因素，也要考虑水泥品种、强度等级、每立方 米水泥用量等其他因素，比较准确的方法是通过计算水泥水化热所引起的砼的温升值与环境 温度的差值大小来判别，一般来说，当其差值小于25℃时，其所产生的温度应力将会小于砼 本身的抗拉强度，不会造成砼的开裂，当差值大于25℃时，其所产生的温度应力在可能大于 砼本身的抗拉强度，造成砼的开裂，此时即可准确判定该砼属大体积砼范畴。
2 大体积混凝土裂缝产生原因分析

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。

但出现裂缝并不是绝对地影响结构安全，它都有一个最大允许值。处于室内正常环境的 一般构件最大裂缝宽度＜0.3mm；处于露天或室内高湿度环境的构件最大裂缝宽度＜0.2mm。 

对于地下或半地下结构，混凝土的裂缝主要影响其防水性能。一般当裂缝宽度在0.1～0 .2mm时，虽然早期有轻微渗水，但经过一段时间后，裂缝可以自愈。如超过0.2～0.3mm，则 渗漏水量将随着裂缝宽度的增加而迅速加大。所以，在地下工程中应尽量避免超过0.3mm贯 穿全断面的裂缝。如出现这种裂缝，将大大影响结构的使用，必须进行化学灌浆加固处理。 

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：
2.1 水泥水化热

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，徐变和应力松驰度大，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。
3 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粗骨料宜采用连续级配，细骨料宜采用中砂。②外加剂宜采用缓凝剂、减水剂；掺合料宜采用粉煤灰、矿渣粉等。③大体积混凝土在保证混凝土强度及坍落度要求的前提下，应提高掺合料及骨料的含量，以 降低单方混凝土的水泥用量。④水泥应尽量选用水化热低、凝结时间长的水泥，优先采用中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸 盐水泥、大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等。

但是，水化热低的矿渣水泥的析水性比其他水泥大，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之 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。
4 大体积混凝土的浇筑

浇筑方案，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：
4.1 全面分层

即在第一层全面浇筑浇筑完毕后，再回头浇筑第二层，此时应使第一层混凝土还未初凝 ，如此逐层连续浇筑，直至完工为止。采用这种方案，适用于结构的平面尺寸不太大，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。
4.2 分段分层

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。
4.3 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。
5 大体积混凝土养护时的温度控制

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，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。

在大体积混凝土施工时掌握它的基本知识，并根据实际采取有较措施，会使施工质量 得到很好的保证以上对混凝土施工实践中的一些问题进行了理论和实践上的初步探讨，尽管 学术界对于混凝土施工中存在问题的成因和计算方法有不同的理论，但对于具体的预防和改 善措施意见比较统一，同时在实践中的应用效果也比较好，在施工中多比较，出现问题后多 分析、多总结，结合多种预防处理措施，大体积混凝土的施工质量是比较容易掌控的。