论文体大体积混凝土裂缝控制的施工措施

大体积混凝土裂缝控制的施工技术措施[摘要]：大体积混凝土裂缝产生原因及控制措施，以实际施工例子说明大体积混凝土裂缝控制措施。[关键词]：大体积混凝土结构；裂缝控制措施0.前言在火力发电厂的建筑结构中，涉及到很多的大体积混凝土的施工。其中最典型的就是汽机基础、冷却水塔环型基础及烟囱基础等。这些大体积混凝土部位都是结构中主要的承重受力部位，他们的质量直接影响着整个建筑的使用功能。1.大体积混凝土裂缝形成的主要原因水泥水化热引起混凝土内部温度升高，在混凝土表面产生拉应力，当混凝土结构内外温差大于25c°时，所产生的拉应力超出混凝土的抗拉能力，使得混凝土表面被拉裂而产生裂缝。外界温度过低，也导致混凝土内外温差加大，容易产生温度裂缝。约束条件的影响，大体混凝土由于温度变化，产生变形，如果这种变形受到约束就会产生约束应力，当应力超过允许值，也可能产生裂缝。2.大体积混凝土裂缝控制措施（1）控制原材料的质量为降低大体积混凝土的水化热，选用中（或低）水化热的矿渣硅酸盐水泥；为降低水灰比，减少水泥用量，加入高效减水剂；为延迟水化热峰值，在混凝土中掺用缓凝型；（2）控制混凝土的入仓温度可以洒水冷却骨料或者加冰搅拌混凝土。（3）混凝土内部降温在施工过程中在结构内部埋设导热良好的冷却水管，混凝土浇筑成型后，通过循环的冷却水进行降温，以减少混凝土内外温差。（4）保温隔热养护法混凝土浇注成型后，通过保温材料，提高混凝土表面及四周散热面的温度，在缓慢的散热过程中，控制混凝土的内外温差，从而防止混凝土因温度变化而引起的裂缝。（5）改善约束力基础垫层浇筑时，将表面抹光滑，减小外约束力；在结构允许的情况下设后浇带或跳仓浇注（如冷却水塔环型基础），减小结构本身内约束力。这样也可以减小裂缝的产生。3.大体混凝土施工方案实例下面以某电厂建设中的汽机基础控制裂缝措施为例，详细叙述大体积混凝土施工防止裂缝的措施。主要措施如下：（1）材料选择水泥：为降低大体积混凝土的水化热，选用中（或低）水化热的矿渣硅酸盐水泥；本工程选用矿渣32.5水泥(使用依据见：砼热工计算)，要有材质合格证书并抽检合格，且不得超过3个月储存期、不受潮，也不准使用刚生产出厂的水泥，一般要求在仓库储存7天以上。外加剂：为降低水灰比，减少水泥用量，延迟水化热峰值，在混凝土中掺用缓凝型减水剂；经比较选用WG-HEA抗裂剂（掺入量为水泥重量的8%）及缓凝型高效减水剂，以减少水泥用量及推迟水化热峰值期。掺合料：结合本地区实际材料情况，在混凝土内掺入粉煤灰，以降低水泥用量，减少水化热；粗骨料：采用5～40mm连续级配的卵石或碎石，针、片状颗粒含量不大于12%，含泥量控制在1%以内；细骨料：采用中砂，含泥量控制在1%以内，有害物质及有机物含量控制在规范（标准）允许范围之内。（2）混凝土配合比设计在满足强度要求的同时应尽可能降低砂率，砂率控制在35%内，混凝土浆量控制在50%以内；混凝土水灰比控制在0.50以内，在满足必须的工作度前提下，尽量降低水灰比；大体积泵送混凝土的坍落度控制在12±2cm内。在混凝土中掺入适量的减水剂以减小水灰比，同时改善混凝土的和易性。必须严格控制水泥用量和用水量，掺加合适的活性矿物掺和料和减水剂，优化骨料级配，施工配合比应根据以上原则事先由试验室反复试配对比，最后决定选用如下配合比：（3）控制混凝土的出机温度和浇筑温度1）控制混凝土的出机温度降低砂、石的温度，夏季应在砂、石堆场搭设简易遮阳棚防止曝晒，也可以在骨料使用前用冷水冲洗降温，夏季施工贮水池搭设防晒棚，给水管埋入土中，必要时用地下深井水或在水中加入碎冰（必须溶化）。2）控制混凝土的浇筑温度在混凝土搅拌运输车停靠位置处搭防晒棚，选择室外气温较低时进行浇筑，完善浇筑工艺，总之加快混凝土各环节的施工速度。控制混凝土的浇筑温度不超过28℃。（4）垫层及隔离层基槽开挖完毕，接受上道工序施工单位移交工作面后，及时布置高程控制桩，浇筑100mm厚每边比基础底面宽100mm的C10素砼垫层封闭，表面收平。为了减少基层对上部混凝土的约束力，砼垫层适当养护后，开始施工一毡二油隔离层（现烧现浇），然后进行基础定位工作。（5）模板及支撑应根据实际受力状况对模板纵向和竖向的背枋规格和间距，模板外侧支撑的用料和间距等按计算所得的混凝土的最大侧压力计算确定，模板下口应用50×100木枋找平，木枋上开5×30的排水孔以排除混凝土浇筑时产生的泌水。模板内侧覆着一层30mm厚塑料泡沫，以保持混凝土内部温度。（6）混凝土的搅拌、运输混凝土的搅拌工艺采用二次投料的砂浆裹石或净浆裹石搅拌工艺。砼运输采用6m3搅拌运输车。砼浇注入仓采用HB60C-1413混凝土泵车输送入仓，保证混凝土连续不间断的浇筑。（7）大体积混凝土的浇筑对于汽机底板及运行平台等面积较大的基础，选择斜面分层浇筑法施工。对于面积较小的锅炉附属设备基础等采用水平分层法施工。对浇筑后的混凝土，在振动界限以前给予二次振捣。二次振捣的时间在现场试验确定，既要考虑技术上合理，又要满足分层浇筑、循环周期的安排，操作时间上要留有余地。对于汽机基础底板砼浇注使用2台混凝土泵车输送，从一点起始布料（见下图），第1台从A点开始至B点为止，再返回从A点开始，第二台从B点开始布料至C点，再返回，如此循环分层浇筑，每层厚度控制在300～500mm之内，防止施工冷缝产生。（8）混凝土的泌水处理混凝土在浇筑、振捣过程中，上涌的泌水和浮浆顺垫层混凝土坡面下流到坑底，通过模板底部预留孔排除坑外。少量的泌水随着混凝土浇筑向前推进被赶至基坑顶端，由顶部模板下部的预留孔排至坑外。当混凝土大坡面的坡脚接近端部模板时，应改变浇筑方向，即从另一端往回浇，与原斜坡相交成集水坑，及时用软轴泵抽排或用海绵吸干最后阶段的所有泌水。（9）混凝土的表面处理大体积泵送混凝土，其表面水泥浆较厚，必须认真处理。按标高用长铝合金刮尺刮平，初凝前抹压密实，以闭合收缩裂纹，终凝后覆盖塑料薄膜并加两层草袋覆盖养护。（10）温度控制规定浇筑时测量原材料温度、出机温度、混凝土浇筑温度和气温；养护时测量混凝土内部温度、混凝土表面温度和气温。原材料（含水）、混凝土搅拌和浇筑温度，每2小时测量一次，每班不少于4次；蓄热养护的混凝土温度和环境温度，每4小时测量一次，每昼夜不少于4次。（11）水化热计算对大体积砼应进行水化热计算，得出混凝土内外温差值，以作为温度控制的依据。若不超过规范允许的温差，则采取覆盖一层塑料膜外面用草垫包裹的方式保温养护。否则应进一步采取内部冷却水降温方法和设置保温棚。汽机底板大体积砼热工计算1）、根据经验公式，砼内部最高温度值：Tmax=Tq+Q/10（Q为每方砼的水泥用量）公式引自同济大学出版社《高层建筑施工手册》91版浇注温度取近期气象预测气温，取平均气温为15℃则Tq=15℃混凝土等级为C30，使用矿渣32.5水泥，Q=280kg，取系数1.3则Tmax=15℃+280/10×1.3=51.4℃2）砼表面温度采用一层薄膜一层麻袋，厚3cm。大气平均气温Tq=15℃草包传热系数β=1/（∑δ1/λ1+1/βα）其中：δ1—各种保温材料厚度，取0.03mλ1—保温材料导热系数，取0.10W/m·kβα—空气传热系数，取23W/m2·k则β=1（0.03/0.10+1/23）=1/0.343=2.91砼虚铺厚度h，=Kλ/β其中K—计算折减系数，取0.666λ—砼导热系数，取2.33W/m·k则砼虚铺厚度h，=Kλ/β=0.666×2.33/2.91=0.54砼计算厚度H=h+2h，取h=3m则H=3m+2×0.54=4.08砼表面温度Th=Tq+4/H2×h，（H-h，）（Tmax-Tq）=15+4/4.082×0.54×（4.08-0.54）×（51.4-15）=32.5℃3）砼侧表面温度在模板内加设一道3cm厚塑料薄膜板作为保温措施Tb（t）=Ta（t）+4/H2h，（H-h，）（Tmax（t）-Ta（t））模板导热系数为58W/m·k，可忽略其保温作用泡沫塑料导热系数为0.41W/m·k其中：β=1/（∑δ1/λ1+1/βα）=1/（0.03/0.41+1/23）=1.29h，=Kλ/β=0.666×2.33/1.29=1.203mH=h+2h，=3+2×1.203=5.406m△T（t）=Tmax（t）-Ta（t）=60-15=45℃Tb（t）=15+4/5.4062×1.203×（5.406-1.203）×（51.4-15）=40.9℃计算结果表明：砼内部与砼表面温差（Tmax-Tb）为：51.4-32.5=18.9℃砼表面与大气温差（Tb-Tq）为：32.5-15=17.5℃砼内部与侧表面温差（Tmax-Tb（t））为：51.4-40.9=10.5℃砼内部与表面温差满足规范规定的小于25℃的要求，但施工时间段（4月）的昼夜温差大，为防止砼出现温度裂缝，必须采取其他降温措施，确保各项温差控制在25℃以内。（12）测温孔的设置在混凝土内部分各个具有代表性部位上中下层埋设热电偶传感器，用混凝土温度测定记录仪进行全过程的跟踪和监测，根据监测结果采取相应的技术措施确保工程质量。（12）混凝土裂缝控制措施采用导热法来降低混凝土内部温度——安装冷却水管（φ50×2薄壁钢管，间距1.5m，分两层布置，如下图），通水冷却，降低混凝土内部温度。当温差大于25℃时，采取防止裂缝的措施（用塑料薄膜和草袋覆盖，并设置保温棚）。1）冷却水管安装方法在底板钢筋绑扎完毕后，安装φ48冷却水管，冷却水管由L75×5角钢支撑钢架焊接固定。高度方向布置2层，上下层水管间距1米。水平方向按蛇形饶转布置，最外侧钢管距砼边缘为1米，钢管之间间距为1.5米。冷却水管连接采用焊接，要求所有接头必须满焊不漏水，焊接完成后要进行通水实验，确认不漏水后才能进行下道工序。2）循环水冷却法技术控制在砼浇注完成后的6小时内，水化热一般不会太大，即内外温差也不会太大，不需冷却，但要做好保温覆膜措施，并加强测温（每2小时测一次）；6小时后水化热开始加大，砼内外温差也逐步加大，此时根据测温结果进行适当通水冷却，一般保持内外温差在20℃左右，内部最高温在40～50℃之间。严格注意温度变化，不允许降温过快，尤其在刚开始1～3天的升温阶段，应保持温差稳中有升，否则将抑制砼强度的发展，甚至使砼脆化、产生内部微裂缝，严重影响砼的内在质量。在内外温差20℃左右，内部最高温不超过40℃，且温度趋向下降时，即停止通水，保持自然降温。专门安排2~3名测温人员轮流值班，对各项数据做好记录，每天进行汇总、分析，对降温保温措施及时作出调整。拆模时间除考虑强度外，还应着重考虑防裂要求，防止内外温差过大而引起裂缝，拆模后应立即保温或及时回填土方（基础）；在模板内侧加设包装泡沫，做好保温保湿工作。（13）混凝土养护按照《混凝土工程施工及验收规范》（GB50204-2002）的规定，混凝土浇筑后12小时内用塑料薄膜覆盖保水养护，防止水分蒸发。在塑料薄膜层上，用草袋等保温材料加以覆盖，减缓混凝土表面温度的下降速度。对不便覆盖的竖壁，用保温性能好的塑胶模板，模板内侧覆着一层30mm厚塑料泡沫，并延长拆模时间实行带模养生。混凝土内外温差小于20℃时，方可拆除模板和保温层，若要提前拆除模板，在拆模后立即保温养护。保温保湿养护不少于14昼夜。这个工程的大体积混凝土，全过程都严格按照技术方案施工，没有出现裂缝，是大体积混凝土施工控制裂缝的成功实例。4.结束语大体积混凝土裂缝控制，主要是控制混凝土的内外温差，实践证明：在施工条件允许的情况下尽可能同时采取几种控制措施，即加强混凝土组分材料、和约束条件改善等，温度控制也可以同时采取几种有效措施，如加冷却水管内部降温、模板贴保温层防止侧面温度过低、覆盖薄膜和麻袋片防止表面温度过低等。可以有效的提高大体积混凝土本身强度及抗裂性能，有效减少和防止裂纹出现。