混凝土控制技术在施工中的应用研究

解春龙

摘要:随着我国经济持续高速增长，城市建设不断发展，作为中国经济腾飞标志的高层建筑已非常普遍，由于高层建筑施工较为复杂，随着科学技术的进步和各项基础设施建设的加快，各种建筑物构造物的规模都在大幅度提升，与其相适应的大体积混凝土在土木工程中得到了广泛的应用。因此，控制技术在混凝土特别是大体积混凝土裂缝中就显得非常重要。

关键词:混凝土；控制技术；大体积混凝土

中图分类号： TV544 文献标识码： A 文章编号：

1 大体积混凝土简述

现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、 大型设备基础、水利大坝等。它主要的特点就是体积大，一般实体最小尺寸大于或等于1m。它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快。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。所以必须从根本上分析它，来保证施工的质量。

2 大体积混凝土的裂缝及成因

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。

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。

3 控制技术在大体积混凝土施工中温度裂缝的措施

1）控制混凝土温升

⑴选用中、 低热的水泥品种，可以减少水泥水化反应释放的水化热，使混凝土减少升温。

⑵掺入一定数量的粉煤灰外加料。 粉煤灰具有一定活性，既可以替代部分水泥，又能改善混凝土的粘塑性和可泵性，降低混凝土的水化热。粉煤灰最多掺量不得高于水泥用量的20%。

⑶粗、细骨料的选择:根据施工条件和施工工艺，尽量选用粒径较大、级配良好的石子；细骨料采用优质中、粗砂。增大骨料粒径可减少用水量，使混凝土的收缩和泌水随之减少，同时也减少水泥用量，使水泥的水化热减少，最终降低了混凝土的温升。

2）延缓混凝土的降温速率

大体积混凝土浇筑后应及时对混凝土进行保温、保湿养护。保温可减少混凝土升温阶段的内外温差，防止产生表面裂缝；保湿可防止混凝土表面脱水产生干缩裂缝；混凝土的保温、保湿还可使混凝土水化降温速率延缓，减少结构温差，防止产生过大的温度应力。

3）提高混凝土极限拉伸值

⑴掺入微膨胀外加料。适量的微膨胀外加剂可补偿混凝土的收缩，抵消由于多余水蒸发导致混凝土收缩而产生的拉应力，从而提高混凝土的抗裂性。

⑵改进施工工艺，提高施工质量。对浇筑后的混凝土进行二次振捣，能排除混凝土因泌水在粗骨料和钢筋下部产生的水分和空隙，提高混凝土与钢筋的握裹力。防止混凝土沉落而出现的裂缝，增加混凝土的密实度，使混凝土的抗压强度提高，从而提高抗裂性。

4）设置后浇带

当大体积混凝土平面尺寸过大时，可适当设置后浇带，以减少外应力和温度应力；同时也有利于散热，降低混凝土的内部温度。

4 施工裂缝控制技术的应用

1）工程概况

某高层建筑，基础底板厚为 1.5m，混凝土设计强度为 C30，基础尺寸为 150m×80m，施工中不留伸缩缝，不留后浇带，采用跳仓式浇筑，混凝土浇注量为 1.5 万 m3左右。

2）施工技术

⑴基础底板与基层之间设置 2 层油毡滑动层，减少基岩在降温过程中对地板产生强应约束力。

⑵在基础变截面墙厚处设置 5cm 厚的聚苯乙烯泡沫板，减缓变截面带来的应力集中。

⑶采用跳仓式注浇时，施工缝上设置钢板止水带并涂刷 YJ0302 型混凝土界面剂，使新老混凝土紧密结合，保证在混凝土不开裂的前提下施工。

3）合理配置混凝土配合比

选用较稳定的硅酸盐 P.042.5R 水泥，含泥量小于2%的中粗黄砂，含泥量小于 1%、粗径 2～4cm 的坚硬自然级配碎石，YJ02 型泵送减水剂，Ⅱ级粉煤灰。出机后0.5h 坍落度要求为 18～21cm，混凝土配合比(重量比)为水泥:水:砂:石子:减水剂:粉煤灰 =360:210:710:980:2.20:80，砂率为 40%，水灰比为 0.6。

4）养护工作

混凝土施工质量的好坏，养护工作至关重要。在基础混凝土初凝后，覆盖 1 层塑料薄膜进行保温，再覆盖1 层草垫进行洒水养护，至少不低于15d。基础侧面应在拆模后及时利用原土回填，做好保温养护工作，防止温度变化引起的裂缝出现。

5）温度压变监测

选择两处有代表性的浇注块体，预埋温度传感器及应变传感器进行施工期间混凝土水化热产生的温度和应变实时监测，以科学指导施工养护。

由图1a可知，初期由于水泥水化反应进行，释放出大量水化热，混凝土内部温度持续升高，最高温度为48℃，相对温升为 30℃，到达时间为浇注后 3 天左右，位置位于混凝土中部。从第 3天开始，温度下降，最大降温速度被验制在 1.2℃/d，到第 28 天，混凝土内部温度基本趋于稳定，表明水化反应基本结束。

由图1b可知，在混凝土升温过程中呈现受压趋势，最激压应变为 42。在降温过程中，压应变减小，逐渐向受力方向发展，前期发展较快，后期趋于平缓，截至第28天，最大拉应变为 130 左右，可以准确断定理论上不会开裂。

图1 混凝土底板测量曲线

减水剂 YJ02 效果显著，可节省水泥，又可降低水化融，同时又提高了混凝土抗渗性的作用。温度监测表明，融然混凝土有一定温升，但只要做好养护，完全可以使混隧土裂缝得到很好的控制。

6）电子测温监控技术

1测温监控技术应用

在混凝土浇筑前，将带有铜感应块的测温导线预先按图示位置绑扎在底板钢筋的支承马凳上，注意不要使铜感应块接触钢筋，测温时将导线外露的插头直接插在测温仪上即可读出混凝土内部温度的适时数据，从而能够及时控制和了解底板混凝土内部各阶段、 各部位温度

变化情况。测温点根据底板外形进行布置，在开始浇筑的部位靠近基础模板侧布置4个测温点，沿混凝土浇筑方向布置5个测温点，在核心筒部位布置 1 个，这样可以反映整个基础不同部位的温度情况。

混凝土初凝后即进行测温工作，混凝土温升阶段每2h 测温一次，后期降温阶段每 4h 测温一次，记录必须如实、准确，以便查询和分析，测温过程中如发现温度变化异常或内外温差超过 25℃，应及时采取加厚保温层等应急措施。

参考文献:

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[2]李娟.大体积混凝土施工技术应用[J]. 中国房地产业. 2011(03)

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