泵站底板大体积混凝土裂缝产生机理及控制措施

邱丽荣

【摘 要】随着我国经济的发展，大体积混凝土应用于各种大型工程中，但是裂缝问题始终困扰着此类工程的建设和使用。本文就泵站底板大体积混凝土裂缝产生机理及控制措施进行了探讨，找出了裂缝产生的原因，并针对产生原因预先采取控制措施，从而将混凝土裂缝控制在一定范围内。

【关键词】泵站；大体积混凝土；裂缝；产生机理；控制措施

随着国民经济的迅速发展，综合国力的不断增强，现代建筑中常常涉及到大体积混凝土的施工，如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。但由于水化热的影响，大体积混凝土容易产生裂缝，破坏整个混凝土结构，进而影响工程的建设和使用。因此，对于大体积混凝土裂缝的问题，有关工作人员必须要认真分析其裂缝的产生机理，并采取一系列相关措施，防治混凝土裂缝，保障工程质量。

1.裂缝产生机理

温度应力变化经历三个过程：一是自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束时放出大量的水化热，混凝土弹性模量的急剧变化在混凝土内形成残余应力。二是自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时，由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起的应力与早期形成的残余应力相叠加。三是混凝土完全冷却以后的运转时期由外界气温变化所引起的温度应力与前两种的残余应力相叠加。

2.本工程施工难点

按照泵站结构分缝，泵站底板中最大一块长达12.0m宽22.3m，前后齿槽部分最厚达1.8m，底板中间部分厚1.2m，按照建设部GB50496-2009《大体积混凝土施工规范》规定混凝土厚度超过1.0m即为大体积混凝土。为了尽量避免或减小扬尘与噪音污染给环境造成影响，按照相关要求，市区工程不允许自拌混凝土施工，只能采用商品混凝土。

（1）采用商品混凝土施工不确定因素多。为便于运输和泵送混凝土，商品混凝土骨料要求较为特殊，粒径小，坍落度较大，配合比中掺加大量外加剂，施工中泌水现象严重，给混凝土浇筑增加了不少困难。

（2）施工期环境温度较高不利于温控。本工程地处广东南端，气温较高，昼夜温差较大，不利于混凝土浇筑施工。

（3）施工场面受到限制。本工程按照深基坑设计施工，基坑深度达到5.5m，基坑内为淤泥土质，运输道路虽经特殊处理，但状况频出，给混凝土输送造成困难。

（4）本工程底板单块结构大，又不能无限期施工，对混凝土入仓速度、层间铺筑间隔时间要求较高。

3.混凝土底板施工中的主要裂缝控制措施

3.1 现场试验

泵站底板混凝土施工中的有利因素是底面、顶面为自由面，底面直接与地基接触，对混凝土散热保温有一定的好处。但在极端气温下施工的保温降温要求较高，本工程所在地为中山，又是夏季施工，施工外界环境污染严重、气温高、体积大、基坑面积大，又是商品混凝土泵送入仓，为确保混凝土不产生温度裂缝或控制在允许宽度范围内，我们就原材料选择与配合比实验、模板材料及其支撑体系、机械设备选用与匹配、混凝土浇筑强度、劳动力组织、操作技术与安全交底等施工组织与施工工艺方面有针对性地制定了详细的施工方案，严格按方案施工。为了从根本上控制裂缝产生，我们从源头上抓起，主要做了两类实验。

3.2 原材料选择与控制

3.2.1 选择细度模数较大的粗砂、减小砂率

混凝土的干燥收缩随砂率的增大而增大。经过试验得知使用较高强度的粗砂，混凝土的弹性模量较高，收缩量较小，可减少开裂。

3.2.2 适当增加粗骨料含量，尽量选用粒径较大，级配良好的粗骨料

本工程混凝土用碎石粒径受混凝土泵送限制不能太大，为方便施工又不影响施工质量。本工程采用中山市产最大粒径25mm、级配良好的花岗岩质碎石。

3.2.3 采用中低水化热的非早强型普通硅酸盐水泥，并尽量减少水泥用量

中低水化热水泥在拌和过程中水化热释放较小，混凝土升温较为缓慢，加上尽量少的水泥用量，可有效控制水化热的产生，对控制混凝土凝结初期内部温度的骤升和减小混凝土内外温差有至关重要的作用。通过试验，本工程用普通硅酸盐水泥每立方用量265kg。

3.2.4 采用混凝土掺加技术

由于本工程所处水环境已被严重污染，腐蚀性极强，设计采用防腐混凝土，故在做配合比试验时采用多次不同配比试验，最终选择掺加15.67%的F类Ⅱ级粉煤灰，9.14%的S95矿渣粉，9.92%的SY-KS型抗腐蚀增强剂，1.90%的FST-2型高效缓凝减水剂。通过采用混凝土掺加技术，减少水泥用量，降低水化热并使混凝土在常温下延长初凝时间。

3.2.5 拆模

加入水泥用量14%的UEA膨胀剂，使混凝土在凝固过程中产生微膨胀，抵消混凝土在凝固过程中的收缩量，同时提高混凝土自防水能力。

3.3 温控措施

为确保本工程大体积混凝土满足强度和外观等质量要求，对混凝土浇筑施工主要采取以下几点温控措施：①原材料冷却；②控制混凝土入模温度；③注意混凝土浇筑方法；④温度监控和循环通水冷却；⑤保温保湿养护。

3.3.1 原材料冷却

由于本工程的混凝土为商品混凝土，为保证混凝土的质量，要求商品混凝土搅拌站采取用冷却水拌和、加冰拌合等措施保证运至施工现场入模的商品混凝土不超过30℃，并安排专职试验工到混凝土公司不定期的抽查混凝土原材料，包括水泥、骨料、粉煤灰和外加剂的品牌和用量是否满足已审批的配合比要求。在混凝土拌合前及拌合中，控制水泥的入机温度小于60℃。

混凝土运输采用混凝土搅拌运输车，运输车具有防风、防晒和防雨设施。混凝土运输车在装料前，将罐内的积水排尽。

3.3.2 控制混凝土入模温度

浇筑前需测量混凝土温度，每台班不得少于2次。本试验段混凝土入模温度为30℃，混凝土浇筑体在入模温度基础上的温升不宜大于50℃。混凝土浇筑块体的里表温差（不含混凝土收缩的当量温度）不大于25℃。混凝土浇筑体的降温速率不大于2℃/d，混凝土浇筑体表面与大气温差不大于20℃。

3.3.3 注意混凝土浇筑方法

（1）分层浇筑。试验段混凝土浇筑层厚度为（150～250）mm。浇筑时缩短间歇时间，并在前层混凝土初凝之前将次层混凝土浇筑完毕。层间最长间歇时间不应大于混凝土6h的初凝时间。当层间间歇时间超过混凝土的初凝时间时，层面应做施工缝处理。

（2）分块浇筑。根据试验段结构形式，拟先浇筑-4.5m齿槽位置，再浇筑上游-4.325m的齿槽位置，两个齿槽浇筑完成后，最后从-3.825m高程处浇筑至-2.825m高程。

（3）浇筑顺序。无论是齿槽位置还是齿槽以上底板浇筑，入仓顺序都由5#机组和4#机组分两个入料点，分别用混凝土泵车入料，向中间推进。

3.3.4 温度监控和水循环冷却控制工艺

（1）温度监控。在本工程混凝土浇筑前，需布设温度监测点，用以监控混凝土内部温度。当监控温度接近警戒值时，即需要在预埋的冷却水管内通水以降低混凝土内外温差。

温度监控的警戒值为：混凝土浇筑体在入模温度基础上的温升不大于50℃。混凝土浇筑块体的里表温差不大于25℃。混凝土浇筑体表面与大气温差不大于20℃。

当因通水造成混凝土浇筑体的降温速率大于2℃/d时，即需要停止通水冷却。

温度监控频率为：混凝土浇筑体里表温差、降温速率及环境温度的测试，在混凝土浇筑后，每昼夜不应少于4次。

（2）水循环冷却控制工艺。由于本工程属于大体积混凝土浇筑，为防止因温度应力而产生的裂缝，除了控制混凝土原材料的温度和质量、混凝土浇筑的入模温度和混凝土浇筑的顺序和层厚之外，需要在本试验段内布置冷却水管作为预防措施。

4.保温保湿养护

在每次混凝土浇筑完毕后，应按温控技术措施的要求进行保温养护，并符合下列规定：

（1）专人负责保温养护工作，按规范操作，采用先洒水，再铺设土工布和塑料薄膜并压木枋。

（2）在混凝土浇筑完成，表面收好面后，立即进行喷雾保湿处理，覆盖塑料薄膜和土工布进行养护，保湿养护的持续时间不得少于14d，并应检查塑料薄膜和土工布的完整情况，保持混凝土表面湿润。

（3）保温覆盖层的拆除应分层逐步进行，当混凝土的表面温度与环境最大温差小于20℃时，可全部拆除。

5.裂缝控制效果

通过对大型泵站大体积混凝土裂缝产生机理和原因的分析，本工程在施工中有针对性地采取了一系列的控制措施，经过半年的观测，所有部位均未产生任何肉眼可见裂缝。

6.结束语

综上所述，大体积混凝土的裂缝控制是大体积混凝土施工的难点和重点。作为泵站底板的大体积混凝土结构，其重要性可想而知。为了避免因混凝土结构产生裂缝而破坏泵站底板结构的事情发生，就要要求从事人员首先需优化混凝土的配合比设计，在不降低混凝土强度的前提下，降低混凝土水化热，接着还要有合理的结构设计，严格规范施工现场的操作，保证混凝土的浇注质量，最后必须对混凝土的温度进行监测，及时采取措施，防止温度应力造成的裂缝。

参考文献：

[1] 张昌达.泵站底板大体积混凝土裂缝控制[J].城市建设理论研究，2012年12期

[2] 张庆华.大体积混凝土温度裂缝产生机理和控制措施[J].山西建筑，2009年19期