水工建筑物的大体积混凝土施工抗裂缝技术

本文阐述了水利工程大体积混凝土裂缝所产生的原因以及对裂缝的控制措施，大体积混凝土一般是指结构断面最小厚度在80cm以上，同时水化热引起混凝土内部的最高温度与外界气温之差预计超过25℃的混凝土构造物。大体积混凝土施工质量，除要满足强度等级、抗渗要求，关键要严格控制混凝土在硬化过程中水化热引起的内外温差，防止因温度应力而造成混凝土产生裂缝。本论述着重探讨了水工建筑物的大体积混凝土施工过程中的抗裂缝技术。
关键词：水利工程 大体积混凝土；裂缝成因；控制措施

　　水利工程大体积混凝土结构物，由于其截面尺寸较大，一般由外荷载引起裂缝的可能性很小 但由于水泥在水化反应中释放的水化热所产生的温度变化和混凝土收缩的共同作用．会产生较大的温度应力和收缩应力，这将成为大体积混凝土结构出现裂缝的主要原因。

　　1大体积混凝土裂缝成因

　　1．1收缩裂缝

　　混凝土在逐渐散热和硬化过程中引起的收缩应力是很大的。特别是大体积混凝土结构物，如果应力超过当时的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土中产生收缩裂缝。在大体积混凝土中，即使水灰比不低，自身收缩量值也不大的情况下，但在与温度收缩叠加到一起时．就会使应力增大，所以在比较大的水工建筑物大体积混凝土施工时早就将自身收缩作为一项性能指标进行测定和考虑。

　　1．2 温差裂缝

　　水泥水化热引起的混凝土内部与混凝土表面的温差过大。大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑．浇筑后。由于体积大水泥因水化引起水化热聚集在内部不易散发．其内部温度将显著升高，而其表面则散热较快，形成较大的温度差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。此时，混凝龄期较短，抗拉强度很低。当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度．则会在混凝土表面产生裂缝。

　　1．3 安定性裂缝

　　安定性裂缝表现为龟裂。主要是因水泥安定性不合格而引起的。

　　2 大体积混凝土施工要点及做法

　　2．1混凝土配合比方案设计

　　大体积混凝土配合比可按照现场实际情况，或工程项目的具体要求，经试验室试配来确定。根据规范要求，每立方米混凝土中水泥用量≤550kg；水化热控制在T3D≤230kJ/kg，T3d≤270kJ/kg；砼中有效含碱总量小于5kg／m3；氯离子含量≤水泥重量的0．06％。施工应进行温度应力计算，混凝土水化热温升最高控制在50OC以下，大体积混凝土人模温度严格控制在18℃以下。为满足泵送和施工操作要求，要求混凝土塌落度为160～180 20mm。为保证基础底板水平流水、立体交叉施工，要求混凝土满足初凝时间3～4h。

　　2．2对混凝土的运输要求

　　混凝土由集中搅拌站运送到现场，时间不得超过O．5h，期间严禁加水。混凝土到工地后，要取样测定塌落度，塌落度达不到人泵要求时，根据配合比要求添加高效减水剂，严禁加水。混凝土搅拌运输车到工地后必须在1h内泵送完毕。

　　2．3大体积混凝土施工浇筑工艺

　　将大体积混凝土分成面积大致相等的作业区，按作业区分层退坡浇筑。每作业区浇筑时，严格控制浇筑顺序。采用分段定点，“一个坡度、层层浇筑、顺序推进、一次到顶”的施工技法。混凝土浇筑按分层退坡前进，振捣棒设前后两排，前排振捣棒振捣浇筑点混凝土，后排振捣棒振捣斜坡处混凝土。在构件边角处，采用振动模板的办法解决构件表面的蜂窝麻面。振捣棒插入点问距不大于40cm，并插入下层l0cm，每孔振捣时间不宜少于10～15s，不得超过30s，以混凝土泛浆和不冒气泡为准。

　　2．4混凝土试块留置

　　试块现场取样，现场制作。按每作业区l00m3取一组，同时混凝土集中搅拌站亦留置与现场同样组数的试块，以便检测及查找问题。大体积混凝土的养护：混凝土最后一遍抹压完毕，随退随盖塑料布，随铺草袋或棉毡，防止气温过高混凝土表面失水过快而产生收缩干裂，达到保温保湿的目的，养护时间不少于28d。

　　3 裂缝的控制措施

　　3．1对收缩裂缝的防治

　　在混凝土配置过程中应注意所选用的种、水泥用量及水灰比的控制。骨料、掺外加剂的选用等。

　　3．2掺和料

　　水泥掺和料应当采用经过试验的、符合要求的活性材料 否则掺用不合格料也会大大影响混凝土的强度和寿命。粉煤灰只要细度与水泥颗粒相当．烧失量小 含硫量和含碱量低．需水量比小，均可掺用在混凝土中使用。混凝土中掺用粉煤灰后．可提高混凝土的抗渗性、耐久性，减少收缩，降低胶凝材料体系的水化热，提高混凝土的抗拉强度 抑制碱骨料反应．减少新拌混凝土的泌水等。这些诸多好处均将有利于提高混凝土的抗裂性能。

　　其他加掺合料的水泥．矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥等都是很好的选用对象。

　　3．3 外加剂

　　高效减水剂和引气剂复合使用对减少大体积混凝土单位用水量和胶凝材料用量，改善新拌混凝土的工作度。对提高硬化混凝土的力学、热学、变形、耐久性等性能起着极为重要的作用．是混凝土向高性能化发展的不可或缺的重要组分，应积极使用。

　　3．4 对温差裂缝的防治

　　温差裂缝，即混凝土水化热引起的内部温度与混凝土表面的温差过大而导致的混凝土裂缝。引起水化热大的因素．除水和水泥用量、单位用水量、掺和料和外加剂选用等混凝土配置上的因素外。还存在施工中的控制问题。因此．施工技术对于温差裂缝的控制也是极其有效的方法。

　　3．5 对安定性裂缝的防治

　　混凝土体积安定性是指水泥硬化过程中，体积变化是否均匀的性能。水泥安定性不良会导致构件产生膨胀性裂纹或翘曲变形．造成质量事故。引起安定性不良的主要原因是熟料中游离氧化钙或游离氧化镁过剩或石膏掺量过多。混凝土配料时要严格检查其成分，已免水泥安定性不合格。

　　4 加强混凝土的养护及测温工作

　　为防止混凝土内外温差过大，造成温度应力大于同期混凝土抗拉强度而产生裂缝，应根据当时的施工情况和环境气温，采用了“蓄水法”进行混凝土养护。具体做法是：先在混凝土表面覆盖双层麻袋，浇水湿润。待混凝土初凝后，在基础周围砌挡水，蓄水深10厘米，养护28天。为及时掌握混凝土内部温度与表面温度的变化值，在基础内埋设测温点20个，深度分别设在板中及距表面10厘米处，分别测量中心最高温度和表面温度，测温管均露出混凝土表面12厘米。

　　测温工作在混凝土浇筑完毕后开始进行，测温频率按持续28天考虑。具体安排是：前三天，每两小时测温1次；4天至8天，每4小时测温一次；9天至15天，每6小时测温1次；16天至20天，每12小时测温1次；21天至28天，每24小时测温1次。从测温曲线图中可以看出，基础混凝土浇筑后，中心最高温度发生在第四天，最高温度55．1℃。混凝土中心与表面温度升降基本同步上升，在前l0天温差始终保持在8℃～12℃左右，远远低于不安全温差25℃，后18d温差保持在3℃左右，说明温差控制理想。可见完善的养护及选料等措施等起到了良好效果。

　　5 结束语

　　通过以上的论述可见，大体积混凝土的裂缝问题．在混凝上的选料、配置、施工过程中逐步控制，是可以预防的。在操作中一定要把好各个过程关．遵循规范化，才能使大体积混凝土水工建筑物得逞质量有所保障。

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