大体积混凝土开裂的应对措施研究
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在大体积结构混凝土工程施工中，由于大体积混凝土水泥水化热引起混凝土内部温度及温度应力剧烈变化，会产生温度应力和收缩应力，致使混凝土产生裂缝。因此，控制混凝土浇筑时的内外温度及降温速度，是工程质量控制的关键。
1 大体积混凝土的开裂起因
大体积混凝土的裂缝主要是由温度变形引起的。因为混凝土是热的不良导体.散热很慢。浇注后，大体积混凝土内部温度远较外部高，形成较高的温差，造成内胀外缩.使外表产生很大拉应力而致开裂，因此，如何减少内外温差是一个重要问题。
在约束条件下,混凝土浇注块产生的温差△T引起的温度变形是△T与热膨胀系数n的乘积n?△T。当n?△T超过混凝土的极限拉伸值ερ时，就会出现裂缝，即
n?△T≥ερ(1)
但是,由于混凝土存在徐变和塑性变形，并且不可能受到**约束，因此上式应修正为:
α?△TK ≥ερ （2）
因此:
△T≧KEpα
实验表明，K值约为5～6，故△T≥25℃-30℃。通过(2)式可表明了大体积混凝土的防裂问题主要靠采取如下措施来解决：提高混凝土极限拉伸能力；降低温差；改变约束条件等。但是提高混凝土极限拉伸能力和改变约束条件有时是不可能的，所以只能通过降低温差来解决大体积混凝土的防裂问题，亦即控制混凝土的内外温差△T≯25℃
～30℃ 。
2 裂缝控制策略
在大体积结构控制温度裂缝方面，根据温度应力与长度非线性关系，应用“抗与放”原则，具体思路：**,“放”的方法是减少约束体与被约束体之间相互制约，以设置**性伸缩的方法，将大体积的现浇混凝土结构分成若干段，以释放大部分变形，减少约束应力。第二，“抗”的方法是采取措施减少被约束体与约束体之间的相对温差，改善配筋，减少混凝土收缩。提高混凝土抗拉强度。第三，“放”与“抗”结合的方法是在施工期间设置临时伸缩的后浇带，把结构分成若干段，这样可有效削弱温度收缩应力。在施工后期，将若干段浇筑成一整个，以承受约束应力。
2.1 原材料选择
(1)水泥：选用的水泥应具有质量稳定、水化热低、含碱量低、活性好、标准稠度用水量小，有较好的富余强度，泌水性，收缩小的特性。
(2)掺和料：混凝土中的掺和料不但起到分散、填充作用，改善混凝土的施工性能，尤为重要的是掺和料还参与水泥的水化作用，对混凝土的强度发展、密度、抗渗性能都有较大贡献。
(3)骨料：粗骨料应选用石质坚固、连续级配好、粒形好、没有碱骨料活性的碎石，细骨料选用没有碱骨料活性的中粗砂，骨料均应严格控制含泥量、有机杂物含量等。
(4)外加剂：**常用的外加剂是减水剂，能使混凝土的坍落度增大，不泌水，不离析，有合适的凝结时间，能降低混凝土的单位用水量，改善混凝土中毛细孔的数量、结构和分布状况，提高混凝土的耐久性。
在混凝土中添加聚丙烯纤维，能抑制裂缝或裂纹的出现.阻止基体中原生缺陷或微裂纹的进一步扩展.一定程度地增强混凝土的抗裂能力，预防混凝土产生早期热裂缝。
2.2 配合比设计与优化
在原材料及混凝土配合比确定后，应采用适当试验或方法。优选出适宜于多变截面底板大体积混凝土和混凝土长墙的配合比，从材料和配合比上防治裂缝。
2.3 混凝土浇筑与养护
在规定的施工段内连续浇筑，不能产生施工冷缝：合理设置若干个后浇带；控制好预拌混凝土的质量，保证混凝土性能的统一性；根据浇筑条件及环境变化，及时调整配合比及用水量和外加剂；将泵送混凝土的输送管用湿麻袋覆盖；进行温度监测。进行保湿蓄热养护。
竖向墙柱结构必须分层下料、分层振捣；控制浇筑速度.避免在长墙上出现砂浆积聚的薄弱部位：同时对洞口及截面部位要在模板外进行二次振捣：竖向结构浇筑后要及时用“小水慢淋”的方式保湿养护.防治产生收缩裂缝。
3 裂缝控制工程实例
3.1 工程概况
某工程地下室建筑平面形状为三角形，长205.5m
、宽87m(见图1)。地下二层，地上一层，其中地下二层高度为3.95m，地下室一层高度为6.0m，壁厚400mm、600mm。该工程基础采用桩筏基础，地下室底板厚600mm。有承台处**大为1.5
m，顶板厚250mm，采用泵送混凝土，混凝土强度等级为C35，抗渗指标为S8,整个地下室底板设有二道水平后浇带。外墙受到地下室多截面大体积混凝土底板、地下室顶板的约束。长墙的长度也约束其自身受力。
3.2 裂缝控制分析
3.2.1 结构设计及构造措施
为控制混凝土裂缝，在设计与构造方面采取了以下措施：
(1)地下室底板、外墙、顶板裂缝计算均按0.2mm控制计算。对于外墙，由于受到底板的较大约束，造成约束力上小下大，外墙下部1/2高度内配筋加密为14×150mm。
(2)在地下室外墙与柱子相连部位，由于两者截面和配筋率相差大，往往在相连部位产生较大的应力集中而导致开裂，为分散此处应力，而增加了水平构造。
(3)工程地下室底板部分设置了2道后浇带(伸缩后浇带混凝土的浇捣时间视实际情况定，但**小时间差不应小于60d)，另外增设了12条长墙后浇带.将长墙划分为13个混凝土墙体浇筑单元(见图1)，发挥了混凝土防治裂缝的“放”作用。
3.2.2 混凝土配合比设计
(1)水泥和骨料的选择：根据水化热**温升计算公式可知，减少水泥用量可降低水化热。为降低水化温升、减小体积变形，减少出现裂缝，在满足设计要求的前提下。选用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。地下室部分混凝土等级为C35，采用42.5级矿渣硅酸盐水泥，水泥热量Q=334
kJ/kg。骨料选择连续级配骨料，增大混凝土的密实度。粗骨料含泥量控制≤0.5％，细骨料选用细度模数为2.02～2.4的中砂，含泥量≤0.5％。混凝土坍落度140～150mm，容重2450kg/m3，采用机械振捣和泵送施工。
(2)配合比设计：根据工程的特点和设计要求、气候条件，掺入粉煤灰的影响以及施工现场的生产管理状况，采用不同技术指标，由实验室试配确定配合比。
(3)外加剂：在混凝土中掺人活性材料粉煤灰，可改善混凝土的粘塑性，代替部分水泥，减少混凝土的用水量和水泥用量,从而降低水化热；可减少混凝土中的孔隙。提高混凝土的密实性和强度，提高抗裂性。但同时应注意到掺人粉煤灰的混凝土早期抗拉强度及早期极限拉伸有小量的降低，但后期强度不受影响。此外，根据大体积混凝土的强度特性，对早期抗裂要求较高的工程，粉煤灰的掺量应限制在较小的范围内。鉴于此，本工程混凝土中粉煤灰的掺人量控制在水泥用量的20％左右。
为使施工现场的混凝土具有足够的塌落度，在地下室底板、墙板、顶板混凝土中还掺加了HPM-2高效缓凝减水剂以进一步降低水泥用量。缓凝型减水剂还有抑制水泥水化作用，可降低水化温升，有利于防裂。另外还可延迟水化热释放速度，热峰也有所降低；可以缓凝，在大体积混凝土中可以避免冷接缝，提高工作性及流动性，有利于泵送。减水剂掺量2.2％(根据厂家实验数据定)，约减水泥用量20％。
(4)掺加其他材料：为了增加混凝土的韧性，提高混凝土的抗拉能力。在施工中还加人防裂抗渗聚丙烯(PP)改性纤维，掺加量为0.9kg/m。
3.2.3 施工措施
(1)选择合理的施工顺序、浇筑路线，先浇筑筒体内墙、框架柱混凝土，再一次性浇筑外墙。
(2)温度控制措施为混凝土浇注安排在夜间进行。以便降低混凝土的初始温度，防止其在浇筑过程中过早硬化和出现裂纹。混凝土从低处向高处水平分层连续浇筑，浇筑时采用“一个坡度，分层浇注，一次到顶”的方法进行施工，使之合理分层。
混凝土浇筑时不留施工冷缝，加强振捣使其形成密实的均匀体，减少收缩，浇捣后及时排除表面泌水，提高混凝土的极限拉伸强度。浇筑混凝土时采用WD2型测温仪测温，采用测温技术指导混凝土动态养护。
(3)混凝土的养护措施为通过测温监控和蓄水养护防止混凝土干裂，控制内外**大温差为21℃，(小于规范要求的25℃)，且养护期不少于14d。
(4)改善施工工艺为对浇筑后的混凝土进行二次振捣，排除混凝土因泌水在粗骨料、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，防止因混凝土沉落而出现的裂缝，减少内部微裂，增加混凝土密实度，使混凝土的抗压强度提高10％～20％，从而提高抗裂性。
4 结束语
本工程竣工使用至今，经过观测地下室顶板、底板均无明显裂缝，墙板经检测有微小裂缝，但宽度仅0.15mm，能满足规范及正常使用要求。
来源：http://www.jsxmy.cn