探析泵送大体积混凝土施工技术与裂缝控制措施

探析泵送大体积混凝土施工技术与裂缝控制措施

摘要：本文主要分析阐述了大体积混凝土裂缝产生的原因，根据工程实际情况，从施工、养护角度、从材料角度，采取有效的措施，确保大体积混凝土的质量，从而取得良好的经济效益。

关键词：大体积混凝土、裂缝、温差、施工技术、控制措施

0前言

某高层综合楼，框支——剪力墙结构，地下2层，地上28层，总长度270米、宽110米，底板厚度0.8～1.2米，地下室建筑面积28000㎡。针对地下室底板大体积混凝土极易裂缝的难题，施工过程中采取有效的预控措施，保证了混凝土的施工质量。

1、大体积混凝土内部结构决定裂缝

混凝土是一种由粗、细集料、水泥、水和气体所组成的非均质堆聚结构。砼混合料在不同温、湿度条件下凝结硬化，并同时产生体积变形。由于砼施工和本身变形、约束等一系列问题，硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝，正是由于这些初始缺陷的存在才使砼呈现出一些非均质的特性。微裂缝通常是一种无害裂缝，对砼的承重、防渗及其他一些使用功能不产生危害，但在混凝土受到荷载、温差等作用之后，微裂缝就会不断的扩展和连通，最终形成肉眼可见的裂缝，即混凝土工程的裂缝。

2、混凝土裂缝的种类分析

2.1按裂缝产生原因分类

2.1.1由外荷载(静、动荷载)直接应力引起的裂缝和次应力引起的裂缝。

2.1.2由变形变化引起的裂缝：包括结构因温度湿度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝。其特征是结构要求变形，当受到约束和限制时产生内应力，应力超过一定数值后产生裂缝，裂缝出现后变形得到满足，内应力松弛。这种裂缝宽度大、内应力小，对荷载的影响小，但对耐久性损害大。

2.2按裂缝所处状态分类

裂缝可分为运动、不稳定、稳定、闭合和愈合等状态。

对于处于运动和不稳定扩展状态的裂缝，应考虑加固和补救措施。而对于稳

定、闭合、愈合的裂缝则可持久的应用。例如有些防水结构，在0.1MPa水压下，出现0.1～0.2mm裂缝时，可能开始时有轻微渗漏，但经过一段时间后，裂缝处水化的水泥析出Ca(OH)2，逐渐弥合了裂缝，并与大气中CO2作用，形成CaCO3结晶，封闭和自愈合裂缝，防止了渗漏的产生，这种裂缝是稳定的，不会影响工程结构的使用和耐久性。

2.3按裂缝宽度

（1）无侵蚀介质、无抗渗要求，结构处于正常状态下，最大裂缝宽度不得大于0.3mm。

（2）有轻微侵蚀、无抗渗要求时，最大裂缝宽度不得大于0.2mm。

（3）有最重侵蚀和抗渗要求时，不得大于0.1mm。

（4）混凝土有自防水要求时，不得大于0.1mm。

3、大体积混凝土裂缝产生的原因分析

3.1水泥水化热引起的温度应力产生温度变形：本案例工程底板为C35混凝土，结构断面较厚，由于水泥用量大，所发生的水化热较大，砼结构表面可以自然散热，而内部热量无法及时散发出去，产生累积，当内外温差小于25℃时，其所产生的温度应力交会小于砼本身的抗体拉强度，不会产生开裂，当温差超过25℃的限制，便会产生裂缝，该现象多发生在浇筑后1～5天。

3.2混凝土的收缩变形：由于水平方向和竖直方向砼收缩内部限制条件有差异，会形成不规则的深裂缝。本工程的底板钢筋较密，采用泵送砼，水灰比大，收缩性大，易产生内部裂缝。

3.3混凝土干燥收缩：混凝土中80%水分会蒸发，约20%是水泥的硬化所必需的，砼在硬化过程中表面干缩快，中心干缩慢，因而其表面发生收缩拉应力而出现裂缝。

大体积混凝土如果不采取措施加以预防，则可能产生贯穿裂缝，影响结构的整体性、耐久性、防水性以及正常使用。

4．大体积混凝土配合比的确定

大体积泵送混凝土除应满足一般混凝土具有的流动性、坍落度、耐久性、经济性等要求外，还要求混凝土必须具有低水化热及可泵性。因此，大体积泵送混凝土对原材料要求较严，对配合比要求较高。

4.1原材料

4.1.1水泥：使用PO42.5R水泥，其使用情况见表1：

4.1.2粗骨料（碎石）：粗骨料采用5~31.5mm连续级配碎石。

4.1.3细骨料（砂）：选用细度模数为2.8~3.0的中砂，砂率宜为39%~41%。

4.1.4粉煤灰：混凝土中掺入粉煤灰能替代部分水泥，对改善混凝土的和易性，减少混凝土在输送管中的泌水，提高混凝土的可泵性，效果显著。

4.1.5外加剂：本工程采用缓凝高效减水剂，缓凝推迟混凝土水化反应时间，减水是在保证强度的情况下，减少水和灰用量，从而降低了水化热。

4.2配合比的确定

原材料选定之后，确定主要的技术指标便成了配合比的关键，从以下几点进行考虑。

4.2.1采用水化热较低的水泥，在满足混凝土设计强度的前提下尽量减少水泥用量，降低水化热。

4.2.2采用掺合料减少水泥用量，如掺粉煤灰使混凝土水化热在一定程度上延缓释放，对大体积混凝土的温度控制较为有效，同时增加了混凝土的和易性，促进了砼的后期强度。

4.2.3控制坍落度，防止混凝土离淅，降低单方用水量，减少收缩。

4.2.4采用中砂，降低砂率，进一步减少收缩。

4.2.5采用缓凝型高效减水剂，延长终凝时间，减小温度应力，推迟温度峰值出现的时间。

4.2.6对骨料进行淋水降温，在水池中加入冰块，控制混凝土的入模温度。

4.2.7优化配合比，提高骨料含量，减少收缩。

根据以上原则确定的配合比经试验室与生产线试验的结果见表2；

经试验室及生产线试验,均取得了满意的效果（抗渗结果0.45水胶比可达P8～P10）。

五、采取合理的施工方法

5.1浇筑方案

5.1.1混凝土浇筑顺序

本工程基础混凝土浇筑从后浇带开始，自一端向另一端整体推进，采用斜面分层浇筑的方法，每层浇筑斜面厚度约0.5m，两台泵机在各自范围内分层浇筑，上层应在下层混凝土初凝时间内连续浇筑，直至底板混凝土全部浇筑完成。

5.1.2控制混凝土温度和收缩裂缝的技术措施

为了有效地控制有害裂缝的出现和发展，必须从控制混凝土的水化升温、延缓降温速率、减少混凝土收缩、采取技术措施，控制有害裂缝。

5.1.3合理选择混凝土配合比比，并掺加粉煤灰缓凝高效减水剂，水泥选用水化热较低的普通硅酸盐水泥，并严格控制水泥用量，以达到改善和易性，降低水化热，补偿收缩的目的。

5.1.4加强施工中的温度控制

混凝土在浇筑后，做好砼的保温保湿工作。缓慢降温，减小砼温度应力，及时蓄水养护并遮阳，避免曝晒。采取长时间养护，规定合理的拆模时间，充分发挥砼的“应力松驰作用”。

加强砼温度监测与管理，随时控制混凝土内的温度变化，内外温差控制在25℃以内，基面温度和底面温度差均控制在20℃以内，及时调整保温和养护措施，有效控制有害裂缝的出现。

5.1.5控制粗细骨料质量：石子、砂子的含泥量不超过1%和3%

5.2测温孔的布置

测温点的布置必须具有代表性和可比性。沿浇筑的高度，应布置在底部、中部和表面，垂直测点间距一般为500～800㎜，平面则应布置在边缘与中间，测点间距一般为2.5～5m。

在本工程不同部位埋没测温孔，用48mm无缝钢管，底用钢板堵焊，孔上口用木塞堵严。上管底距混凝土板面150㎜，中管底距板底为1／2板厚，下管底距板底面150㎜。

混凝土浇筑后，即向钢管中注入自来水，测温在砼浇筑24小时后即开始，每间隔2~3小时测温一次，采用普通温度计进行温度监测。

5.3砼过程控制及技术要求

本工程基础底板大体积混凝土为C35、P6，配合比、原材料、外加剂用量及砼的初、终凝时间均经过试验来确定。

5.3.1砼振捣

浇筑时采用插入式振动棒振捣，振捣时间控制在20~30s，以混凝土开始泛浆和不冒气泡为宜，并应避免漏振、欠振和过振，振动棒应快插慢拔，振捣时插入下层混凝土表面10cm以下，间距控制在30-40cm，确保两斜面层间紧密结合。

5.3.2泌水和浮浆处理。

大体积混凝土因采取分层浇筑，上下层施工的间隔时间较长，因此各层易产生泌水层，可安排人工将多余的水份及浮浆排除。

5.3.3混凝土表面处理与养护

本工程采用电动磨光机找平机进行表面提浆找平，以闭合水裂缝，再用铁抹子人工收压两遍，这样既能排除砼因泌水在粗骨料、水平钢筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土与钢筋的握裹力，又能防止因混凝土沉落而出现裂缝，减少内部微裂，增加砼密实度，提高混凝土抗裂性能。在混凝土二次收面后进行覆盖，保持砼湿润，砼养护可遵循降温速率“前期大后期小”的原则，养护时间不少于14天。

本工程大体积混凝土由于预防措施得力到位，浇注完毕至今没有发现有害裂缝,各项性能指标均达到设计要求。

六.结束语：

实践证明，防止大体积砼裂缝，设计是核心、材料是关键、施工是重点。通过对大体积混凝土施工，要求我们工程技术人员做到科学合理，客观认真，严格把关，采取各种有效的技术控制措施，确保大体积混凝土结构的质量。

参考文献：

［1］、富文权、韩素芳《混凝土工程裂缝分析与控制》中国铁道出版社

［2］、朱伯芳《大体积混凝土温度应力与温度控制》中国电力出版社

［3］、赵志缙《新型混凝土及其施工工艺》中国建筑工业出版社

［4］、耿维恕、钟炯垣《混凝土及预制混凝土构件的质量控制》中国建筑工业出版社

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。