大体积混凝土裂缝控制的施工技术措施

保温，使表层混凝土 温 度 提 高，达 到 减 小 混 凝 土 内 表
温差的目的。 一 般 要 求 混 凝 土 内 表 温 差 Ｔ１ －Ｔ２ ≤
２５ ℃，对于较厚的混凝土，此温差值可适当放宽。由
此可见，即使在炎热 的 夏 季，大 体 积 混 凝 上 在 降 温 阶
段 要 “保 温 ”养 护 。 经 过 计 算 ，提 出 两 种 养 护 方 案 供 施
混凝 土 的 热 量 主 要 来 自 水 泥 水 化 热，因 而 选 用 低 水 化 热 的 矿 渣 硅 酸 盐 水 泥 配 制 混 凝 土 较 好 ；精 心 设 计混凝土 配 合 比，采 用 掺 加 粉 煤 灰 和 减 水 剂 的 “双 掺”技术，减少 每 ｍ３ 混 凝 土 中 的 水 泥 用 量，以 达 到 降低水化热的目的。
混凝土内部热 量 的 主 要 来 源，大 体 积 混 凝 土 内 部 的 热 量 不 如 表 面 的 热 量 散 失 得 快 ，很 容 易 造 成 内 外 温 差 过 大 ，当 其 所 产 生 的 温 度 应 力 大 于 混 凝 土 本 身 的 抗 拉 强度时就可能会产生裂缝。这是大体积混凝土产生 裂缝的最主要原因 。 ［１，２］ ２．２ 地 基 作 用 力
选用 适 宜 的 骨 料，施 工 中 根 据 现 场 条 件 尽 量 选 用粒径较大，级配良好 的 粗 骨 料；选 用 中 粗 砂，改 善 混凝土的 和 易 性，并 充 分 利 用 混 凝 土 的 后 期 强 度， 减少用水量。 ３．３ 设 置 冷 却 水 管
在 大 体 积 混 凝 土 中 间 部 位 预 设 蛇 形 冷 却 水 管 ，强 制降低混凝土水化热温度：冷却水管为φ３２ｍｍ 的薄 壁钢管，按照蛇形布置（图２）。每层冷 却 水 管 间 距 为 １ ｍ，同 一 层 每 根 水 管 间 距 为 １ ｍ，外 侧 水 管 距 混 凝 土 外边缘距离按 ０．５ ｍ 控制。 冷却水管使用前应进行 压 水 试 验 ，防 止 管 道 漏 水 、阻 水 ；混 凝 土 浇 筑 到 各 层 冷 却 水 管 标 高 后 即 开 始 通 水 ，各 层 混 凝 土 峰 值 过 后 即 停 止通水，通水流量应达到 ２５Ｌ／ｍｉｎ，通水时间根据测 温结果确定；严格控 制 进 出 水 温 度，在 保 证 冷 却 水 管 进水温度与混凝土内部最高温度之差不超过３０ ℃条 件下，尽量使进水温 度 最 低；待 主 通 水 冷 却 全 部 结 束 后 ，应 采 用 同 标 号 水 泥 浆 或 砂 浆 封 堵 冷 却 水 管 。
浇筑温度 Ｔｊ＝ ３１ ．４ ℃。 为 了 降 低 Ｔｊ，可 采 取 如 下 措施：料场石子进仓 前 用 凉 水 冲 洗，水 泥 在 筒 仓 内 存
放１５ｄ 以上，晴天泵管用湿岩棉被覆盖，气温高时拌
和 水 中 加 冰 降 温 。 其 中 ，拌 和 水 中 加 冰 效 果 最 好 。
３．５ 确 定 保 温 材 料 的 厚 度 ，预 测 混 凝 土 表 面 温 度
据（３）式计算，混凝土中心最大温升达 ４７ ．３ ℃，
假 如 浇 筑 温 度 是 ３０ ℃，混 凝 土 中 心 温 度 将 达
７７ ．３ ℃。如 果 环 境 平 均 温 度 Ｔｑ ＝ （３５＋２３）／２＝ ２９ ℃。两者平 均 温 差 将 有 ４８．３ ℃，这 是 不 允 许 的。
解决办法是在混凝土浇筑完毕后在其表面覆盖材料
算 时 要 考 虑 具 体 情 况 灵 活 运 用 。 在 考 虑 施 工 、养 护 方
案 时 ，均 按 最 不 利 的 情 况 考 虑 ，以 求 稳 妥 。
（２）混凝土 中 心 温 度 值：Ｔ１ ＝Ｔ２ ＋ΔＴ（ｔ），因 为
ΔＴ（ｔ）计算 值 较 高，夏 季 的 浇 筑 温 度 Ｔ１ 应 采 取 措 施
〔参 考 文 献 〕
［１］ 闫文生．大体积 混 凝 土 裂 缝 的 原 因 及 防 治 ［Ｊ］．铁 道 标 准 设 计， ２００１（３）：４０－４２．
图 ２ 循 环 冷 却 水 管 布 置 图
３．４ 预 测 温 度 、设 计 养 护 方 案 在 约 束 条 件 和 补 偿 收 缩 措 施 确 定 的 前 提 下 ，大 体
积混凝土的降温收缩应力取决于降温值和降温速率。
降温值＝浇筑温度＋水化热温升值－环境温度。为
了 防 止 大 体 积 混 凝 土 裂 缝 的 产 生 ，通 过 计 算 预 测 了 混
（１） （２）
其中，Ｗｃ 为混凝土级配中水泥用量；Ｑ 为 水 化 热 值；ξ 为散热系数；ＦＡ 为粉煤灰质量。
当混凝土厚 度 超 过 ３ ｍ 时，计 算 值 与 实 测 值 偏
差 过 大 。 建 议 把 （２）式 改 为
ΔＴｍａｘ ＝ Ｗｃ ×Ｑ ×０．８３／Ｃ＋ＦＡ／５０ （３） 三 个 公 式 有 三 种 不 同 的 计 算 结 果 ，在 实 际 施 工 计
（１）选用水化热低的３２ ．５ ＭＰａ矿渣水泥，水泥 用 量 仅 为 ３４０ｋｇ／ｍ３。
（２）大掺量Ⅰ级粉煤灰掺量高达１００ｋｇ／ ｍ３，占水 泥 用 量 的 ２９％ ，占 胶 凝 材 料 总 量 的 ２１％ 。 在 大 体 积 混 凝土中掺粉煤灰是增加可泵性、节约水泥的常用方法。 ３．２ 采 用 大 粒 径 粗 集 料
大 体 积 混 凝 土 与 地 基 浇 在 一 起 ，由 于 温 度 的 变 化 混 凝 土 会 出 现 膨 胀 或 者 收 缩 ，此 时 受 到 地 基 的 作 用 会 产 生 相 应 的 压 应 力 或 拉 应 力 ，由 于 混 凝 土 的 抗 压 性 能 优于抗拉性能，所以 在 受 压 时 一 般 不 会 出 现 裂 缝，而 在受拉时，当拉应力 大 于 混 凝 土 的 抗 拉 强 度 时，就 会 在混凝土中出现垂直的裂缝。 ２．３ 外 界 气 温 变 化
２．１ 水 泥 的 水 化 热 水 泥 在 水 化 过 程 中 要 产 生 大 量 的 热 量 ，是 大 体 积
３．１ 混 凝 土 配 合 比 设 计 对 配 合 比 设 计 的 主 要 要 求 是：既 要 保 证 设 计 强
收 稿 日 期 ：２０１０－０８－０３ 作 者 简 介 ：宣 善 宏 （１９５４－ ），男 ，安 徽 肥 东 人 ，安 徽 建 工 集 团 有 限 公 司 高 级 工 程 师 ．
凝土的浇筑温度、混 凝 土 温 升 值 的 可 能 产 生 应 力，并
据 此 制 定 了 降 低 混 凝 土 温 差 的 控 制 措 施 ，预 先 制 定 减
缓降温速率的方案和一旦出现意外情况的应急措施。
（１）计 算 混 凝 土 内 最 大 温 升 ：理 论 计 算 公 式 和 经
验公式分别为
ΔＴｍａｘ ＝ Ｗｃ ×Ｑ × （１－ｅ－ｎｔ）×ξ ΔＴｍａｘ ＝ Ｗｃ／１０＋ＦＡ／５０
《工程与建设》 ２０１０年第２４卷第５期 ６ ７１
建造技术
Ｊ Ｉ Ａ Ｎ Ｚ Ｈ Ａ Ｏ Ｊ Ｉ Ｓ Ｈ Ｕ
宣 善 宏 ：大 体 积 混 凝 土 裂 缝 控 制 的 施 工 技 术 措 施
度，又要大幅度降低 水 化 热；既 要 使 混 凝 土 具 有 良 好 的 和 易 性 、可 泵 性 ，又 要 降 低 水 泥 和 水 的 用 量 。
图 １ 大 型 设 备 基 础 总 体 图
本 文 以 该 工 程 大 体 积 混 凝 土 施 工 为 例 ，结 合 已 经 建 立 的 理 论 体 系 ，分 析 大 体 积 混 凝 土 裂 缝 产 生 的 主 要 原 因 ，提 出 了 分 块 施 工 、优 化 配 合 比 设 计 、采 用 中 低 水 化热的矿渣水泥及“双 掺”技 术、设 置 循 环 冷 却 水 管、 严格控制混凝土入模温度及养护温度等有利于控制 大 体 积 混 凝 土 施 工 过 程 中 各 项 裂 缝 开 展 的 措 施 ，有 效 地解决了控制大体积混凝土裂缝的问题 。 ［１－８］
降下来。如果不采 取 水 中 加 冰 等 降 温 措 施，计 算 得：
混凝土拌 和 温 度：Ｔｃ＝ ∑Ｔｉ·Ｗｉ。Ｃｉ／∑Ｗｉ·Ｃｉ＝
２９．１ ℃。 混 凝 土 的 出 机 温 度：Ｔｊ ＝ Ｔｃ － ０．１６ （Ｔｃ－Ｔｄ）＝３０．１ ℃。 混 凝 土 浇 筑 温 度：Ｔｊ －Ｔ１ ＋ （Ｔｑ－Ｔ１）（Ａ１＋Ａ２＋ …）＝２９ ．７ ℃。 这 个 温 度 是 昼 夜平均浇筑温度，如果白天最高气温是３５ ℃，这时的
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建造技术
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大体积混凝土裂缝控制的施工技术措施
宣善宏
（安徽建工集团有限公司，安徽 合肥 ２３０００１）
摘 要：通常在重大工业项目、高层建筑基础工程、水利水电工程、港口码头工程、桥梁工程等施工 中，需 要 一 次 性 浇 筑 大 体 积 的 混 凝土，这种大体积混凝土的浇筑极易产生裂缝。文章结合大体积混凝土在工程中的广泛应用，归纳 了 大 体 积 混 凝 土 裂 缝 产 生 的 主 要原因，从混凝土掺料配合比、混凝土浇筑施工过程及养护阶段的控制等方面进行了探讨 ，提出了 一 些 控 制 裂 缝 的 施 工 技 术 ，以 保 证大体积混凝土工程的质量。 关 键 词 ：大 体 积 混 凝 土 ；裂 缝 ；控 制 措 施 ；掺 料 配 合 比 中 图 分 类 号 ：ＴＶ５４４．９１；ＴＵ５２８．０６ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１６７３－５７８１（２０１０）０５－０６７１－０３
图 ３ 混 凝 土 现 场 覆 盖 养 护
４ 结束语
大体积混 凝 土 在 目 前 的 建 筑 工 程 中 越 来 越 被 广 泛 应 用 ，占 有 着 日 益 重 要 的 位 置 ，因 此 如 何 防 止 大体积混凝土产生裂缝成为越来越重要的研究课
题 。 针 对 裂 缝 产 生 的 原 因 ，对 症 下 药 制 定 出 合 理 的 控 制 措 施 并 结 合 工 程 的 实 际 特 点 灵 活 的 操 作 ，就 能 有 效 的 防 止 大 体 积 混 凝 土 裂 缝 的 产 生 ，确 保 工 程 的 最终质量。