預防大體積混凝土施工裂縫的技術攻關方案

　　達成鐵路擴能改造工程ZQGS-6標的16座雙線大橋，設計為C30現澆混凝土承臺和橋墩臺、蓋梁，承臺寬度6米、長度為10.1米、厚度為2米，矩形墩寬2.2米，長8.6m左右；以及15座隧道，主要是IV、V級圍巖，仰拱回填澆筑最大厚度達2.2m，最小厚度1.4m左右，一次澆筑長度最長為12米；其結構符合有關 “結構單面最小厚度在0.8m后以上、水化熱引起混凝土內的最高溫度與外界氣溫之差預計超過25℃的混凝土，稱為大體積混凝土” 的施工要求。根據工程特點，為預防大體積混凝土施工產生裂縫，特此成立“預防大體積混凝土施工裂縫技術攻關領導小組”，運用裂縫控制理論，研究裂縫原因，提出施工防治措施，確定具體工點，經過實踐總結經驗推廣全線，使我單位工程質量進一步提高。

　　一、 成立技術攻關領導小組

　　預防大體積混凝土施工裂縫技術攻關領導小組

　　組長：*

　　副組長：*

　　組員：**

　　二、 試驗工點

　　1、承臺：李家灣雙線大橋10#橋墩承臺

　　2、墩柱蓋梁：李家灣雙線大橋9#橋墩

　　3、隧道仰拱回填：石鼓咀隧道

　　三、 預期目標

　　1、通過優化混凝土設計配合比，以降低混凝土水化熱所產生的溫度、收縮變形，而到達予以控制現澆混凝土裂縫產生；

　　2、通過施工控制措施，防止混凝土裂縫產生；

　　3、實現大體積混凝土一次整體澆筑，取消各種處理工作，從而簡化施工程序，加快施工進度，提高結構整體性。

　　根據大體積混凝土裂縫產生的原因制定相應措施，經過現場實踐，最終實現全標段大體積混凝土結構物無裂縫現象產生。

　　四、大體積混凝土裂縫產生的原因

　　大體積混凝土施工階段產生的裂縫，一方面是混凝土的內部因素：由于內外溫差而產生的；另一方面是混凝土的外部因素：結構的外部約束和混凝土各質點之間的約束，阻止混凝土收縮變形，而混凝土抗壓強度較大，但手拉里卻很笑，所以溫度應力一但超過混凝土承受的抗拉強度時，即會出現裂縫。這種裂縫的寬度在允許限值范圍內，一般不會影響結構的強度，但卻對結構的耐久性有所影響，對結構的美觀性有較大的影響，因此必須予以重視和加以控制。產生裂縫的主要原因有以下幾方面：

　　1、水泥水化熱

　　水泥在水化熱過程中要釋放一定的熱量，而大體積混凝土結構斷面較厚，表面系數相對較小，所以水泥發生的熱量聚集在結構內部不易散失。這樣混凝土內部的水花熱無法及時散發出去，以至于月季約稿，使內外溫差增大。單位時間混凝土釋放的水泥水化熱，與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關，并隨混凝土的齡期而增長。由于混凝土結構表面可以自然散熱，實際內部的最高溫度，多數發生在較諸侯的最初3~5天。

　　2、外界氣溫變化

　　大體積混凝土再施工階段，它的澆筑溫度隨著外界氣溫變化而變化。溫度應力是由于溫差變化造成的，溫差愈大，溫度應力也愈大。因此，因采取溫度控制措施，防止混凝土內外溫差引起的溫度應力。

　　對于大體積混凝土，因其自身具有保溫性能，內部散熱比其表面散熱要緩慢得多，因此內部溫度（混凝土內部溫度一般可達到60~65℃）在澆筑后的一段時間里，將比其表面溫度高得多?；炷羶炔颗c其表面的溫差如果能控制在一定范圍內，則混凝土將不會產生表面裂縫（規范規定溫度差值為25℃）。

　　3、混凝土的收縮

　　混凝土中約20%的水分是水泥應化所必需的，而約80%的水分要蒸發。多于水分的蒸發引起混凝土體積的收縮?；炷潦湛s的主要原因是內部水蒸發引起的混凝土收縮。如果混凝土收縮后，在處于水飽和狀態，還可以恢復膨脹并幾乎達到原有的體積。影響混凝土收縮，主要是水泥品種、混凝土配合比、外加劑和摻和料的品種，以及施工工藝（特別是養護條件）等。

　　五、預防混凝土裂縫的措施

　　根據上述混凝土裂縫產生的原因，采取相應預防措施。

　　1、優化選用原材料

　?。?）水泥：選用水化熱低、凝結時間長的水泥，有選中低熱礦渣硅酸鹽水泥，并控制水泥用量，一般控制在300kg/m3以下；

　　我單位使用的水泥為“富皇牌早強普通硅酸鹽水泥”，為了減少單位混凝土中水泥用量，保證混凝土的和易性和可泵性，在混凝土中摻入I級粉煤灰，建議C30混凝土使用標號為42.5#的水泥，同時降低水泥水化熱。

　?。?）摻復合型外加劑，控制水灰比，延長緩凝時間

　　依據大體積混凝土裂縫產生的原因，復合型外加劑應具有：減水性能——降低混凝土的用水量，控制混凝土失水收縮；并通過較少用水，降低單位混凝土水泥用量。緩凝性能——延長緩凝時間，減慢水泥水化熱釋放數度，推遲和降低體內溫度峰值。微膨脹性能——微膨脹性能達到補償混凝土收縮，控制或減少混凝土收縮開裂。

　?。?）嚴格控制骨料級配和含泥量

　　選用5~31.5mm的級配卵石，細度模數2.8~3.00的中砂。砂、石含泥量控制在1%以內，并不得含有有機制等雜物。

　　2、優化混凝土設計配合比

　　混凝土中砂率控制在40~45%之間，在滿足施工條件和強度的條件下，盡可能降低砂率，減小坍落度，降低單位體積水泥用量。經過理論計算，并經過試驗優選確定混凝土設計配合比。

　　C30粉煤灰混凝土理論配合比計算：

　?。?） 已知條件：

　　混凝土設計強度等級為C30，其標準偏差σ0=5Mpa；

　　混凝土拌合物坍落度為70~90mm；

　　水泥采用32.5R普通硅酸鹽水泥，ρc=3.1g/cm3；

　　粗骨料為卵石，其最大粒徑為31.5mm，ρg=2.7g/cm3；

　　細骨料為中砂（混合砂），ρ*=2.6g/cm3；

　　I級粉煤灰，ρf=2.85g/cm3；

　　復合外加劑，減水率18%，摻量1%；

　?。?）優選混凝土配合比方法

　　以既有C30混凝土設計配合比為依據，按已知條件調整單位混凝土水泥用量，通過試驗確定。

　　基準配合比：水泥：砂：石：水：粉煤灰：高效減水劑=340：502：1321：165：92：4.32，通過計算單位混凝土水泥用量為：320、300、280的試驗強度，確定滿足設計混凝土強度的最小水泥用量的配合比。

　　3、控制混凝土入模溫度

　?。?）混凝土中的各種原材料，尤其是石子和水，對出機溫度影響最大、氣溫高在砂石堆場設置簡易遮陽棚，氣溫較高時可采取向骨料噴水等措施；

　?。?）夏季施工時，在輸送泵送時采取降溫措施，以防止混凝土溫度升高在攪拌站搭設遮陽棚，攪拌用水用機井現抽的冷水；

　?。?）水泥嚴禁使用新進場的帶有大量熱量的水泥，進場的水泥要碼在蔭涼通風的地方散熱一段時間后再用；一般進場水泥需要存放15天后使用。

　　4、混凝土施工

　?。?）混凝土澆筑順序的安排，以薄層連續澆筑以利散熱，不出現冷縫為原則；

　?、俨扇》謱訚仓?，每層的厚度為：在基礎、無配筋混凝土或配筋稀疏構件中，分層厚度控制在250mm；在梁、柱結構中，分層厚度控制在240mm；

　?、诜謱訚仓r，應保證在下層混凝土凝結前將上層混凝土澆筑并搗固完畢；

　?、鄹鶕粚訚仓炷亮亢突炷吝\輸能力、兩層澆筑完畢間隔時間（一般為2h）確定澆筑方案：

　　全面分層——在整個抹板內全面分層，灌注區面積下為基礎平面面積；第一層全部澆筑完畢后澆筑第二層，爹仍在第一層混凝土凝結之前，全部澆筑振搗完畢，如此逐層進行；橋梁承臺、墩柱蓋梁面積較小宜采用該方法。

　　分段分層——混凝土從底層開始澆筑，進行一定距離以后就回頭澆筑第二層，如此向前呈梯形推進；隧道仰拱回填面積較大宜采用該方法。

　?。?）混凝土澆筑振搗過程中的泌水應予以排除；

　?。?）混凝土振搗采用二次振搗的方法加快混凝土的熱量散發，使溫度分部均勻；振搗采取直上直下，快插慢拔，不過振、漏振，確?；炷恋拿軐嵍?；

　?。?）灌注完混凝土后將混凝土面抹平整、去除浮漿，在混凝土凝固前二次收漿人工壓抹兩邊，以消除表面收縮裂縫。

　　5、保溫、保濕措施

　?。?）混凝土內部中心溫度與表面溫差應控制在25℃以內；混凝土澆筑實際進行測溫；混凝土升溫階段，每隔3h測溫一次；混凝土降溫階段，每隔6h測溫一次。根據理論和經驗，一般混凝土澆筑3天后內部溫度達到最高，最高達70℃；之后混凝土內部開始降溫，6天后一般在55℃左右。

　?。?）根據本工程特點，混凝土不進行內部溫度測量；但根據理論需進行氣溫、混凝土表面溫度的測量；測量記錄標如下：

　　混凝土入模溫度測量記錄表

　　混凝土澆筑日期

　　氣溫（℃）

　　砼入模溫度（℃）

　　但測量混凝土表面溫度與混凝土內部理論溫度差值差過25℃時，需采取草袋等臨時保溫覆蓋措施

　?。?）混凝土保濕措施：混凝土拆模后，及時采用一層塑料薄膜對結構物進行覆蓋封閉，承臺、蓋梁頂面在塑料薄膜外覆蓋草簾作保溫。

　　混凝土養護溫度控制測量記錄表

　　測量時間

　　氣溫（℃）

　　混凝土表面溫度（℃）

　　理論混凝土內部溫度 （℃）

　　澆筑后天數

　　測試時間

　　3

　　70

　　4

　　65

　　5

　　60

　　6

　　55

　?。?）本工程混凝土為粉煤灰混凝土，且摻入復合型外加劑具有緩凝作用；因此，要求混凝土養護不得少于14天；在養護過程中，隨時注意保濕（灑水）。

　　養護是大體積混凝土施工中的一項關鍵工作。養護主要是保持事宜的溫度和濕度條件，以控制混凝土內表溫差，促進混凝土強的正常發展及防治裂縫的產生。

篇2：大體積混凝土施工過程中裂縫控制技術措施

　　大體積混凝土施工過程中裂縫控制技術措施

　　本工程基礎底板、基礎梁和承臺砼屬于大體積混凝土范圍，承臺加底板最厚達2.4m，最多一次澆筑混凝土量約600m3。該混凝土強度等級為C35，抗滲等級為0.8MPa，摻UEA微膨脹劑10%，采用商品砼混凝土。

　　為減少和控制大體積混凝土在施工過程中產生的微觀裂縫發展為宏觀裂縫（寬度大于0.05mm），建議采用525#礦渣水泥摻入Ⅱ級磨絲粉煤灰（摻量控制在60kg/m3之內）用以降低水泥水化熱，改善混凝土可柔性。

　　1、混凝土的絕熱量最高濕升Tma*

　　假定在混凝土周圍沒有任何散熱條件，沒有任何熱損耗的情況下，水泥和水化合后生產反應熱，全部轉化為溫升后的最高溫度，也即絕熱最高溫升，可按下式計算：

　　式中：Tma*--最高絕熱濁升（℃）

　　W--每公斤水泥的水化熱（J/kg）

　　3d時W=314kJ/kg，7d時，W=354KJ/kg

　　Q--每立方米混凝土中水泥的用量（kg/m3）

　　取Q=400kg/m3

　　C--混凝土的比熱，一般可取0.96×103J/kg

　　r--混凝土的容重，取2400kg/m3

　　則3d時混凝土絕熱最高溫升T3d：

　　℃

　　7d時混凝土絕熱最高溫升T7d：

　　℃

　　在實際施工過程中，混凝土處于一級散熱狀態，Tma*應予調整，其調整系數取為0.85，則Tma*調整為：Tma*=61.5℃×0.8=52.3℃。

　　2、養護材料厚度計算

　　當混凝土平倉、抹平后，可在其表面覆蓋保溫、保溫材料，其厚度可按下列計算：

　　式中：δ-養護材料所需的厚度（mm）

　　λ-養護材料的導熱系數（W/m·k），

　　取草袋養護，則λ=0.14W/m·k；

　　λ1-混凝土的導熱系數（W/m·k），取2.3W/m·k

　　Tma*-混凝土的最高溫度（℃）

　　Ta=混凝土與養護材料接觸面處的溫度（℃），當內外溫差控制在25～30℃，則Ta=Tma*-（25～30℃）=27.3～22.3℃。

　　Tb-混凝土達到最高溫度時的大氣平均溫度（℃），取為Tb=10℃。

　　K-傳熱系數的修正值，取為1.3

　　H-結構物的厚度（m），取2.4m,則

　　由此計算可得，該底板頂面及裸露部分均須覆蓋草袋四層，厚度約8cm，且草袋上、下兩面間各鋪一層塑料薄膜澆水覆蓋，這樣將會保證滿足底板中心混凝土與表面溫差、底板表面與室外溫差Δ≤25℃的要求，并控制底板施工養護過程中溫度裂縫的發生和發展。

　　3、在施工組織管理上采取下列組織技術措施

　?、排鋫渥銐虻幕炷翑嚢柢嚭捅密?，確保商品砼能一次連續澆搗完畢。

　?、片F場設臨時指揮小組，加強現場調度、平衡，盡量減少商品砼的運輸時間和儲車場的等待時間。

　?、羌涌鞚补嗨俣?，不使混凝土產生冷縫，按斜面分層、薄層澆灌、循序推進，一次到頂的澆筑方法，減少混凝土的暴露面積，從而減少在外界氣溫下的熱量損失。

　?、软耪駬v時震動棒需直上直下，快插慢拔，插點形式為行列式，插點距離600mm左右，上下層振搗搭接50-100mm，每點震搗時間20-30s。

　?、勺龊没炷琳駬v過程中的泌水處理：由于大流動性的混凝土為一個大坡面，泌水沿坡面流到坑底，通過側模底部開孔將泌水排出基坑，澆筑砼時形成中間集水坑時，及時用水泵將泌水排除，這樣可以提高混凝土質量，減少表面裂縫。

　?、蕽仓炷恋氖疹^處理是減少表面收縮裂縫，控制底板面標高和平整度的重要措施，因此在混凝土澆搗至標高時，專門安排泥工用長括尺括平多出浮漿，初凝前用鐵筒來回滾壓2-3遍后，再用抹子打平。