大连理工大学毕业论文浅析大体积混凝土裂缝

大连理工大学毕业论文(浅析大体积混凝土裂缝)

浅析大体积混凝土裂缝

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题 目： 浅析大体积混凝土裂缝

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专 业： 土木工程 年 级： 学 号： 学 生： 指导教师： 完成日期：

浅析大体积混凝土裂缝

内容摘要

随着我国各项基础设施建设的加快和城市建设的发展，各种建筑物、构造物的规模和体量都在大幅度的提升，因此大体积混凝土已愈来愈广泛的技术被应用，其技术方面的措施要求也显得愈益重要。大量的工程实践表明，大体积混凝土在施工过程中普遍会遇到裂缝控制问题，本文简要分析了大体积混凝土裂缝的产生原因，总结其预防措施及处理方法，从原材料选择、配合比设计以及大体积混凝土生产施工等各环节进行裂缝控制，并辅以工程实例来说明所采取的措施和方法的效果和可行性。

关键词：大体积混凝土；温度裂缝；预防措施；处理办法。

浅析大体积混凝土裂缝

目 录

内容摘要 ............................................................. 引 言 .............................................................. 0 1 大体积混凝土及其开裂机理分析 ..................................... 1

1.1 大体积混凝土概述 ......................................... 1 1.2 大体积混凝土开裂机理分析 ................................. 1

....................................................... 1 ....................................................... 2

2 大体积混凝土裂缝控制 ............................................. 3

2.1 控制原材料及配合比 ....................................... 3 2.2 控制温度裂缝的技术措施 ................................... 4

3 大体积混凝土裂缝的处理方法 ....................................... 5

3.1 无害裂缝处理方法 ......................................... 6

3.1.2 二次压面法 ...................................... 6 3.1.2 表面涂抹砂浆法 .................................. 6 3.1.3 表面涂抹环氧胶泥（或粘贴环氧玻璃布）法 .......... 6 3.1.4 表面凿槽嵌补法 .................................. 6 3.1.5 表面贴条法 ...................................... 7

3.2 有害裂缝处理方法 ......................................... 7

3.2.1 水泥灌浆法 ...................................... 7 3.2.2 化学灌浆法 ...................................... 8

4 案例分析 ......................................................... 9 4.1 案例———安徽省西淝河特大桥 ................................ 9 4.1.1 工程概况 .............................................. 9 4.1.2 预防措施 .............................................. 9 4.1.3 配合比的选定 ......................................... 11 4.1.4 控制混凝土的出机温度及浇筑温度 ........................ 9 4.1.5 混凝土施工 ............................................ 9 4.1.6 取得效果 ............................................. 11

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4.2 案例二——沈阳市跨浑河富民斜拉桥 ........................... 9 4.2.1 工程概况 .............................................. 9 4.2.2 预防措施 .............................................. 9 4.2.3 承台施工质量评价 ..................................... 11 4.2.4 取得效果 .............................................. 9 5 结论 ............................................................ 15 参考文献 ........................................................... 16

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引 言

建筑工程中，大体积混凝土是指混凝土结构物中实体最小尺寸≥1m部位所用的混凝土，其主要的特点为结构截面大、混凝土用量多，内部热量不易散发。目前我国在大体积混凝土裂缝控制方面的研究日趋成熟，其中以王铁梦教授和吴伟中院士的温度应力控制理论和变形控制理论为先导，此理论主要内容为：混凝土一般在浇筑后的二至三天内，其间混凝土弹性模量低、基本处于塑性与弹塑性状态，约束应力很低，当水化热温升至峰值后，水化热能耗尽，继续散热引起温度下降，随着时间逐渐衰减，延续十余天至三十余天。混凝土降温阶段，弹性模量迅速增加，约束拉应力也随时间增加，在某时刻如超过混凝土抗拉强度便出现贯穿性裂缝。为了准确了解大体积混凝土内部由于水化热引起的温度升降规律，掌握基础混凝土中心与表面、表面与大气温度间的温度变化情况，以便采取必要的措施，需对混凝土进行温度监测，从而提高大体积混凝土的工程质量。

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1 大体积混凝土及其开裂机理分析

1.1 大体积混凝土概述

大体积混凝土是指混凝土结构物实体最小尺寸≥1，或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大而导致混凝土开裂的混凝土。大体积混凝土的特点是：混凝土量大，结构厚实；施工技术要求高，水泥水化热易积聚而使结构产生温度变形。在大体积混凝土的施工过程中，要解决的首要问题是控制混凝土的温度裂缝，提高混凝土的抗渗、抗裂、抗侵蚀性能，提高结构的耐久性。大体积混凝土的裂缝控制是一项比较复杂的施工技术，必须认真采取措施，尽可能避免混凝土开裂。

1.2 大体积混凝土开裂机理分析

大体积混凝土结构中，由于结构截面大，水泥用量多，水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用，由此形成的温度收缩应力是导致钢筋混凝土产生裂缝的主要原因。这种裂缝有表面裂缝和贯通裂缝两种。表面裂缝是由于混凝土表面和内部的散热条件不同，温度外低内高，形成了温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，表面的拉应力超过混凝土抗拉强度而引起的。贯通裂缝是由于大体积混凝土在强度发展到一定程度，混凝土逐渐降温，这个降温差引起的变形加上混凝土失水引起的体积收缩变形，受到地基和其他结构边界条件的约束时引起的拉应力，超过混凝土抗拉强度时所可能产生的贯通整个截面的裂缝。

高强度的混凝土早期收缩较大，这是由于高强混凝土中以30%~60%矿物细掺合料替代水泥，高效减水剂掺量为胶凝材料总量的1%~2%，水胶比为0.25~0.40，改善了混凝土的微观结构，给高强混凝土带来许多优良特性，但其负面效应最突出的是混凝土收缩裂缝几率增多。高强混凝土的收缩，主要是干燥收缩、温度收缩、塑性收缩、化学收缩和自收缩。混凝土初现裂纹的时间可以作为判断裂纹原因的参考：塑性收缩裂纹大约在浇筑后几小时到十几小时出现；温度收缩裂纹大约在浇筑后2到10d出现；自收缩主要发生在混凝土凝结硬化后的几天到几十天；干

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燥收缩裂纹出现在接近1年龄期内。

干燥收缩：当混凝土在不饱和空气中失去内部毛细孔和凝胶孔的吸附水时，就会产生干缩，高性能混凝土的孔隙率比普通混凝土低，故干缩率也低。

塑性收缩：塑性收缩发生在混凝土硬化前的塑性阶段。高强混凝土的水胶比低，自由水分少，矿物细掺合料对水有更高的敏感性，高强混凝土基本不泌水，表面失水更快，所以高强混凝土塑性收缩比普通混凝土更容易产生。

自收缩：密闭的混凝土内部相对湿度随水泥水化的进展而降低，称为自干燥。自干燥造成毛细孔中的水分不饱和而产生负压，因而引起混凝土的自收缩。高强混凝土由于水胶比低，早期强度较快的发展，会使自由水消耗快，致使孔体系中相对湿度低于80%，而高强混凝土结构较密实，外界水很难渗入补充，导致混凝土产生自收缩。高强混凝土的总收缩中，干缩和自收缩几乎相等，水胶比越低，自收缩所占比例越大。与普通混凝土完全不同，普通混凝土以干缩为主，而高强混凝土以自收缩为主。

温度收缩：对于强度要求较高的混凝土，水泥用量相对较多，水化热大，温升速率也较大，一般可达35~40℃，加上初始温度可使最高温度超过70~80℃。一般混凝土的热膨胀系数为10×10-6/℃，当温度下降20~25℃时造成的冷缩量为2~2.5×10-4，而混凝土的极限拉伸值只有1~1.5×10-4，因而冷缩常引起混凝土开裂。

化学收缩：水泥水化后，固相体积增加，但水泥-水体系的绝对体积则减小，形成许多毛细孔缝，高强混凝土水胶比小，外掺矿物细掺合料，水化程度受到制约，故高强混凝土的化学收缩量小于普通混凝土。

当混凝土发生收缩并受到外部或内部约束时，就会产生拉应力，并有可能引起开裂。对于高强混凝土虽然有较高的抗拉强度，可是弹性模量也高，在相同收缩变形下，会引起较高的拉应力，而由于高强混凝土的徐变能力低，应力松弛量较小，所以抗裂性能差。

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2 大体积混凝土裂缝控制

2.1 控制原材料及配合比

水泥：大体积混凝土原则上采用水化热的水泥，以避免早期温度应力导致的混凝土裂缝。水泥矿物组成中C含量要低，水泥细度不宜太细，因为C含量越高，水化放热速率越快，水泥越细，收缩越大；

骨料：对骨料的含泥量要严格控制，要求砂含泥量＜3%，石子含泥量＜1%。石子要良好，在大体积混凝土中宜使用粗砂或中砂。

矿物掺和料：粉煤灰的水化热远小于水泥，7天约为水泥的1/3，28天约为水泥的1/2，因此掺加粉煤灰减少水泥用量可能效降低水化热。掺加的粉煤灰要需水性小，满足二级或二级以上的质量要求。

外加剂：大体积混凝土采用缓凝型减水剂，主要目的在于延缓水泥水化放热速度，推迟热峰出现的时间，降低最高温峰值并减少总的发热量，以减少混凝土因温差而引起的裂缝。延缓混凝土的凝结时间，也有利于在浇捣大体积混凝土时不致形成施工冷接缝。

大体积混凝土在保证混凝土强度及塌落度要求的前提下，应尽量提高掺和料及

骨料的含量，降低每方混凝土的水泥用量。在施工条件许可的范围内，应尽可能降低用水量，从而少用水泥，减少水泥总发热量，以降低混凝土内部的最高温度。 在胶凝材料浆体组成一定时，骨料体积含量越大，混凝土的收缩值越小。骨料体积在68%-470%范围内变化时，对收缩的影响最敏感。从减少混凝土的角度看，骨料体积含量大于70%时，最为有利。适应的砂率对混凝土的裂缝控制有积极作用。混凝土的干缩随砂率的增大而增大。过高的砂率使结构表层容易产生较厚的砂浆层，这对混凝土的裂缝控制是不利的。

采用最佳石子级配，避免使用粒径分布集中、中间粒级颗粒少的粗骨料。采用少量小粒级石子调整级配，使其级配曲线接近级配要求下限，且含有一定量的2.5~10mm骨料时，可在一定程度上减少混凝土的干缩。

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2.2 控制温度裂缝的技术措施

采用中低热的水泥品种，配合比掺入一定量的掺合料取代部分水泥。一般基础混凝土均采用矿渣硅酸盐水泥，掺入一级粉煤灰（超量取代法）；掺入U型混凝土膨胀剂，膨胀剂的掺入可产生膨胀效应，它不但可补偿混凝土的收缩，而且能降低混凝土的综合温差。并且U型膨胀剂采取内掺，同样取代了一部分水泥用量。 对混凝土结构进行合理分缝、分块。合理分缝分块，不仅可以减轻约束作用，缩小约束范围，而且也可以利用浇筑块的层面进行散热，降低混凝土内部的温度。施工现场可采用伸缩缝、施工缝、后浇缝等方法。

在满足强度和其它性能要求的前提下，尽量降低水泥用量。降低水泥用量可直接减小立方混凝土水泥化的温升值。可通过掺入高效减水剂，减小水灰比来减少水泥用量；通过掺入粉煤灰、膨胀剂等取代一部分水泥。

掺加适宜的外加剂。通过掺入高效缓凝减水剂，可延缓混凝土拌合物的凝结时间，从面方便施工，避免出现冷缝；缓凝剂的掺入可使水泥的水化热释放速度减慢，有利于执量消散，能使混凝土内部的温升有所降低，这对避免产生温度裂缝是有利的；减水剂吸附在水泥颗粒表面，起抵制和延缓水泥水化的作用，在相同强度、和易性和耐久性的条件下，可减少混凝土中水泥用量。前者使水泥的初期水化速率减慢，因而使水化热延缓产生，后者可降低总水化热。

选择适宜的骨料。粗骨料选择时，应选择连续级配、颗粒较大的骨料，但骨料粒径也不可过在，过大易引起混凝土的离析，还应符合泵送要求；细骨料采用中、粗砂，砂率在满足泵送前提下尽量取小，可降低水化热，可抑制混凝土的变形。同时石子的含泥量不得大小1，砂的含泥量不得大于2。

控制混凝土的入模温度。为控制混凝土内部温度的基值，应严格控制混凝土的入模温度。大体积混凝土温度，GB5024规定不宜超过28℃。

采取表面保护、保温、隔热措施。混凝土浇筑后用长刮尺按标高刮平，在混凝土初凝前再用滚筒碾压数遍，在混凝土初凝后终凝前应再用抹板抹平一次，可避免塑性裂缝产生。混凝土经最后抹平后，应立即覆盖保温材料，这样不仅可以减少升温阶段的内外温差，防止产生表面裂缝，而且可以使水泥顺利水化，提高混凝土的极限拉伸值，防止产生过大的温度应力和温度裂缝。

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3 大体积混凝土裂缝的处理方法

3.1 无害裂缝处理方法

对于新浇混凝土收缩裂缝，该裂缝多在新浇筑并暴露于空气中的结构构件表面出现，有塑态收缩、沉降收缩、干燥收缩、碳化收缩、凝结收缩等收缩裂缝，这种裂缝不深也不宽，处理方法如下：

（1）如混凝土仍有塑性，可采取压抹一遍的方法，并加强养护。

（2）如混凝土已硬化，可向裂缝内渗入水泥浆，然后用铁抹子抹平压实。

处理时将裂缝附近的混凝土表面凿毛或沿裂缝凿成深15—20mm宽100—200mm凹槽，扫净并洒水湿润。先刷水泥净浆（业主批准适用的界面剂）一度，然后用1：1～2水泥砂浆分2～3层，涂抹总厚10～20mm压光。有渗漏水时，应用水泥净浆（厚2mm）和1：2.5水泥砂浆（厚4-5mm,可惨入1—3%于水泥重量的氯化铁防水剂）交替抹压4-5层，涂抹后3-4小时进行覆盖并洒水养护。

涂抹前，将裂缝附近表面清洗干净（油污应用丙酮或二甲苯擦洗净）、干燥。较宽裂缝用环氧胶泥填塞，并将胶泥均匀地涂刮压裂缝表面，宽80-100mm。基层干燥有困难时可以用环氧煤焦油胶泥。需要粘贴环氧玻璃布时，先将玻璃布脱钠、干燥，视具体情况可作成一布二油（或二布三油，第二层布的周围应比下一层宽10～15mm）。

当裂缝稀少，但深度较深时，沿混凝土裂缝凿一条V型或U型槽，槽内表面应修理平整，清洗干净，并保持槽内干燥。槽内嵌入刚性材料如水泥砂浆、环氧胶泥，或填灌柔性材料如聚氯乙烯胶泥、沥青油膏等密封。密封材料嵌入前，先涂刷与嵌填材料混凝土性质的稀释涂料（表面可作砂浆保护层或不作保护层），具

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体做法。

一般裂缝处理 （b）渗水裂缝处理 （c）活动裂缝处理 (d)活动裂缝扩展后的情况 1—裂缝; 2—水泥砂浆或环氧胶泥; 3—聚氧乙烯; 4—1:2.5水泥砂浆或刚性防水五层做法;5—密封材料；6—隔离缓冲区；B—槽宽；δ—裂缝活动距离 注：对于施工缝表面的裂缝，处理时可在与其连接的施工段混凝土浇筑前，按表面凿槽嵌补法的要求在裂缝位置处凿V型或U型槽，该槽内不再填充其他填充物，由该连接施工段浇筑的结构混凝土填充，以保证施工缝处混凝土。

对于裂缝移动范围不限于一个平面并有防水要求不便凿槽修补的活裂缝，可将一条具有柔性的聚丁橡胶密封条置于裂缝上面，用聚丁橡胶粘结剂将周边粘结于混凝土上（见图2），使密封条中部能随裂缝活动而自由活动，长的裂缝可分段为粘结，分段为密封条的连接采用聚丁橡胶粘贴搭接，搭接处上下压搓应切成斜面搭接，长度100mm。

图2 柔性密封带表面粘贴

1— 裂缝 2—油毡或塑料隔离层；3—聚丁橡胶密封条；4—粘结剂

3.2 有害裂缝处理方法

钻孔：采用风钻钻孔，孔距1-1.5m除浅孔采用骑缝孔外一般占孔轴线与裂缝呈30—45·斜角（见图3）,孔深应穿过裂缝面0.5m以上，当钻孔有两排或两排以上时，宜交叉或呈梅花形布置。

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图3 钻孔示意图

1—裂缝；2—骑缝孔；3—斜孔

冲洗：钻孔完毕后，应用水冲洗，按竖向排列自上而下逐孔进行。 密封：缝面冲洗净后，在裂缝表面用1：1～2水泥砂浆或环氧胶泥涂抹。 埋管：一般用ø19-38的钢管作灌浆管（钢管上端加工丝扣），安装前在钢管外壁用生胶带缠紧，然后旋入孔中，孔中管壁周围的空隙用水泥砂浆或硫磺砂浆封堵，以防冒浆或灌浆管冲孔中脱出。

试压：用0.1-0.2MPa压力水作渗水试验，采取灌浆孔压水，排水孔排水的方法检查裂缝和管路畅通情况，然后关闭排气孔检查止浆堵漏效果，并湿润缝面，以利粘结。

灌浆：合格的经设计批准使用的填缝用注射性水泥，水泥净将水灰比为0.4，灌浆压力0.3—0.5MPa。在整条裂缝处理完毕后，孔内应充满净浆，并填入净砂用棒捣实。

钻孔：采用风钻钻孔，孔距1-1.5m除浅孔采用骑缝孔外一般占孔轴线与裂缝呈30—45·斜角（见图3）,孔深应穿过裂缝面0.5m以上，当钻孔有两排或两排以上时，宜交叉或呈梅花形布置；

密封：缝面冲洗净后，在裂缝表面用1：1～2水泥砂浆或环氧胶泥涂抹。 埋管：一般用ø19-38的钢管作灌浆管（钢管上端加工丝扣），安装前在钢管外壁用生胶带缠紧，然后旋入孔中，孔中管壁周围的空隙用水泥砂浆或硫磺砂浆封堵，以防冒浆或灌浆管冲孔中脱出。

—试压：用0.2-0.3MPa压缩空气进行压力实验； 灌浆：采用环氧树脂浆液进行灌浆。 环氧树脂浆液配比：

重量配合比 邻苯二材料名称 环氧树脂（g） 煤焦油（g） 甲酸二丁脂（ml） 二甲苯乙二胺粉料 备注 （ml） （ml） （g）

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环氧浆夜 环氧腻子 100 100 10 10 40-50 8-12 10-12 50-100 25-45 注浆用 固定喷浆嘴、封闭裂缝用 涂面和粘贴玻璃布用 环氧胶泥 环氧煤焦油胶泥 100 100/ (100) 100/ (50) 10 5/ 5 30-40 50/ 25 8-12 12/ (12) 100/ 潮湿基层涂面和粘(100) 贴玻璃布用 注：1.二甲苯、乙二胺、粉料的掺量，可视气温和施工操作具体情况适当调整。 2.环氧煤焦油胶泥配合比，分子用于底层，分母用于面层。

图4 灌浆工艺流程及设备

1—混凝土结构；2—裂缝；3—环氧封闭带；4—灌浆嘴；5—活接头；6—木塞；7—高压塑料透明胶管；8—阀门；9—压浆罐；10—压力表；11—进料口；12—高压胶管；13—空压机和手压泵；14—调压阀

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4 案例分析

4.1 案例一——安徽省西淝河特大桥

桥跨结构形式为18*20+3*40+12*20，主跨为预应力工字梁。主跨桥墩为圆形空心高墩，其中最高墩高25m。一次性灌注的混凝土量近100m3的承台有四个，即18号，19号，20号，21号墩为972m3。

一般措施：使用高效减水剂和粉煤灰增加混凝土的和易性，从而减少水化热，石子选用5~40mm，可减少用水量，混凝土的收缩和泌水随之减少。砂用中粗砂，细度模数在3.15左右，可使每立方米混凝土减少用水量20~25kg，水泥相应也减少28~35kg，从而降低混凝土的干缩。

其他措施：采用混凝土内部埋设循环水管措施，可带走部分混凝土水化热；埋测温管，能及时探测混凝土内外温差，控制混凝土入模温度；浇筑完成后及时养护，做好保温保温工作。

配合比:通过试配最后选定配合比为：水泥：砂：石子：减水剂：粉煤灰＝1：2.08：3.00：0.005：0.15。水胶比为0.47，水泥选用强度等级32.5的普通硅酸盐水泥。28d水化热为377J/kg，水泥用量363kg/m3，全部泵送入仓。外加剂和掺合料为了满足泵送要求，坍落度需控制在160~180mm之间，如只增加用水量，水泥用量也将相应增加，还会加剧混凝土的干燥收缩，水化热增加，容易出现早期干缩裂缝。因此在施工时掺入了水泥重量0.5%的FS-R型高效减水剂，不仅使混凝土的工作性能有了明显改善，同时又减少了10%拌和用水，同时节约10%左右的水泥，从而降低了水化热。

每立方米混凝土中掺占水泥用量15%的I级粉煤灰等量代替15%的水泥。根据国外大量资料说明，混凝土中掺入粉煤灰后不仅能代替部分水泥，而且由于粉煤灰颗粒呈球形起润滑作用，可大大改善混凝土工作性和可泵性，且可明显降低混凝土水化热，降低徐变，干缩性和热膨胀系数，提高混凝土抗泌水性的离析，还

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可提高混凝土抗渗性能，对抗硫酸侵蚀和抵制碱骨料反应也有效。

粗细骨料

粗骨料：根据承台钢筋间距150mm和泵管150mm的实际情况，选用5~40mm的石子，由于增加了粗骨料的粒径，减少了用水量，混凝土的收缩和泌水随之减少，同时由于减少了水泥用量，水泥的水化热减少，降低了混凝土的温升，一些资料表明：采用5~40mm石子比采用5~25mm石子每立方米混凝土减少用水量20kg左右。

细骨料：采用中粗砂，其细度模数为3.15。采用中粗砂每立方的用水量和水泥用量减少，对控制裂缝有利。

对混凝土出机温度影响最大的是石子和水的温度，其次是砂子温度，水泥温度影响最小。因此降低石子温度是最有效的办法。施工中在大堆场搭设凉棚，不使太阳直晒砂、石子，对石子进行洒水降温。出机温度和浇筑温度相差不大。施工中只需对混凝土泵管外包麻袋并经常洒水，降低因泵管温度升高对混凝土温度的影响。

承台浇筑均采用泵送，在能保证泵送前提下，尽可能降低坍落度。因此坍落度控制在晴天高温时150~170mm，阴雨或夜间130~150mm。浇筑时泵管接至承台钢筋顶面，用软串筒直接下料，两台输送泵从两边向中间层层推进，分层厚度30cm，捣固随浇筑逐排进行，避免漏捣。

降温及测温设备布置:施工前在承台布设混凝土冷却水管，冷却水管的布设可消减混凝土浇筑初期水化热升温，有利于控制混凝土内部最高温度，减小基础温差和内外温差。

冷却水管采用直径50mm的钢管，垂直层间距1.0m。架设在承台内的钢管架上，冷却水管长度一般制度在200m以内才能更好地发挥冷却作用，每天冷却水流向互换一次，以达到均衡冷却的效果。通水时间不能少于14d。冷却水泥含泥砂量应尽量小。期流量流速应保证在管内形成紊流。直径50mm的冷却管，流量以30L/min为宜。在每层管出水口装设流量计，定期测定流量。承台布设三组测温管，每组三根管。第一组因承台施工完成5d后要施工墩身，不能测温一个月；第二组布设在墩身边缘，尽可能地接近承台中心，但不能影响墩身施工。测温管用直径40mm

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钢管，加工完成后在管底焊钢板封住，以免漏浆，固定好测温管后应把上口用木塞塞住，避免杂物进入。测温要求在浇筑完成后1~5d每2h测温一次，6~30d每4h测温一次。

混凝土的养护:大体积混凝土的养护是一项关键工作，必须切实做好。养护主要是保持适宜温度和湿度条件。混凝土的保温措施，常常也起保湿的效果。从温度应力的观点出发，保温的目的有两个：其一是减少混凝土表面的热扩散，减小混凝土表面的温度梯度，防止产生表面裂缝。其二是延长散热时间，充分发挥混凝土强度的潜力和材料松弛特性，使平均总温差对混凝土产生的应力小于混凝土抗拉强度，防止产生贯穿性裂缝。保温的作用是使刚浇完的混凝土不脱水而产生干缩性裂缝。

在实际施工中，混凝土浇筑完成后，在侧模外严密的挂两层草袋，并经常浇水，使草袋湿润，在混凝土表面铺塑料布一层，再在塑料布上铺一层草袋，并经常洒水保湿。测温结果表明，用两层草袋覆盖后，草袋内外温差可达到7.5~12.5℃，混凝土表面塑料布内外温差可达8~14℃。对防止混凝土开裂起到了较为满意的效果。

拆模时间:一般认为，混凝土终凝后即可拆模，对厚度较大的混凝土体进行监控。结果表明，混凝土中心在浇筑后20~30h即可达到最高温度，如此时拆模，可能会使混凝土内外温差大于25℃，开裂的可能性大增，应采取钢模外保温，同时延长拆模时间到4~5d。拆模后因混凝土暴露在空气中，如出现急剧降温，可能出现裂缝，因此决定在拆膜后立即回填，以达到恒定保温的效果。

理论预测基础中心最高温度为55.49℃（含20℃入模温度），实测最高温度为53℃，计算总降温产生的最大抗应力为0.3563N/mm2，小于混凝土抗拉强度1.6N/mm2。抗裂安全度为 ＝1.6/0.3563＝4.49>1.15，满足抗裂条件。实际施工中采取了以上措施，现场大体积承台均未出现裂缝，说明施工中所采取的措施是成功、有效的，为桥墩和上部结构施工奠定了基础。

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4.2 案例二——沈阳市跨浑河富民斜拉桥

沈阳市跨浑河富民斜拉桥，是一座结构新颖的钢筋混凝土大桥。该桥桥面宽32m，主跨242m。桥梁结构的承台是关键承载结构之一，它坐于24根深孔桩上，承受着主塔墩柱传递来的主要荷载。承台几何尺寸：长30m，宽20m，高（厚）6m。承台浇筑于钢筋混凝土沉井内，没有另设模板，沉井封底也为混凝土，所以承台底面约束条件为刚性。承台施工一次浇筑混凝土量达到3590m3，属于大体积混凝土工程。

富民桥承台按大体积混凝土施工所采取的各项措施，集中一点，就是降低水泥水化温升，减小混凝土内外温差，控制温度应力，避免产生混凝土裂缝，从而具体而言，有以下几个方面：

（1）减少水泥用量，掺入粉煤灰。

本次施工采用抚顺产浑河牌P.O 42.5级水泥。为减少水泥用量，在混凝土配

合比中，掺入沈海热电厂生产的II级粉煤灰，水泥取代率β＝15%，超量系数Κ＝1.2。粉煤灰掺入，不仅替代部分水泥，而且对提高混凝土后期强度，增加混凝土密实性，提高混凝土耐久性，改善混凝土的和易性都是有利的。

（2）采用缓凝型混凝土泵送剂。

NF-2型缓凝型泵送剂具有减水率高，缓凝时间长等特点。使用NF-2后，混凝

土初凝延至11h，延缓了水泥水化放热温度，推迟了水泥水化出现峰值的时间，降低水泥水化最高温度，同时也有利于混凝土分层浇筑时不致产生施工冷接缝，所以使用混凝土缓凝泵送剂是大体积混凝土施工中必不可少的措施。

（3）确定合理的混凝土配合比。

混凝土供应商除了在原材料上精心选择外，在混凝土配合比调整、试配过程中，

主要考虑要符合C40混凝土的设计强度，同时要满足水泥与外加剂的适应性以及满足工艺要求的和易性（坍落度）。

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浅析大体积混凝土裂缝

公司试验室提供两种C40混凝土配合比，并经市工程质量检测中心复试，结果见表1 。

C40混凝土配合比 表1

编号 砂率（%） 每立方米混凝土材料用量（kg） C W S G 粉煤灰 NF-2 107 107 80 80 6.4 6.4 6.9 6.9 坍落度（mm） 190 230 180 220 抗压强度（Mpa） 7d 28d 试配单位 水灰比 1 公司试验室 2 市检测中心 3 公司试验室 4 市检测中心 0.36 0.36 0.37 0.37 43 356 170 768 1019 43 356 170 768 1019 44 383 171 799 1017 44 383 171 799 1017 35.1 52.5 25.4 46.1 37.5 .2 29.3 49.5 经施工及监理方确认，最后选定编号3作为承台混凝土用配合比。 （4）混凝土温控与防裂。

针对承台体积厚大的特点，施工方采用下列控制混凝土温升及防止裂缝的措施。

采用循环水内冷却的方法，降低混凝土温度。冷却水管管径50mm，间距和排距均为1m，检测入水和出水温度，掌握降温效果。

采用分层施工法，每2m一个分层，间停6h，有利于混凝土内热量散失。 混凝土浇筑完毕，承台表面用草袋覆盖，保温保湿，控制降温，防止出现表面裂缝。

在承台内设置测温点，监测混凝土内外温度变化，为裂缝控制提供依据。在承台四角附近设测点A、B、C、D有中心测点E。每个测点分别取混凝土中心（即距底面3m处）和表层（即距底面5.8处）的温度。测温手段为感应式温度计，做到实时检测，

（1）承台混凝土强度统计分析

混凝土强度性能是评价工程质量的重要指标。通过混凝土供应商和施工现场留置试块，在标养28d后进行试压结果的整理，按GBJ 107-87标准，进行统计分析。可以认定混凝土合格，满足工程要求。

（2）承台施工期混凝土内温度场

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混凝土成型后，经历着由初始温度增至最高温度，随后降温，达到稳定温度的变化过程。为了对大体积混凝土进行温度和应力控制，必须了解温度组成及其变化规律。

混凝土内温度初期由混凝土入模温度和水泥水化反应温升组成。进入硬化阶段后，混凝土出现收缩变形，将收缩变形和温度变形进行当量换算，得到收缩当量温度，也参与到温度场中。通常，混凝土中心温度高，表面温度低；表面温度还受环境温度的影响。当混凝土内外温差超过25℃时，就有可能在混凝土中产生较大的温度应力，导致混凝土出现深层裂缝或贯穿性裂缝；当表面温度与环境温差超过25℃时，也会产生温度应力，引起浅表面裂缝。所以控制混凝土温度，进而控制温度应力，才能确保结构完整性的耐久性。

（3）承台混凝土温度收缩应力

大体积混凝土结构的贯穿性裂缝，主要是混凝土温差和收缩差引起过大的温度收缩应力造成的。收缩应力大小还与约束条件、边界效应等因素有关。

本案例从三个侧面对富民桥承台混凝土工程质量进行了评价，使我们对该工程质量有了明确认识：承台混凝土强度满足了工程要求。现场采取和各项温控措施，有效的控制了混凝土内外温差，保证大体积混凝土安全度过养护期。承台温度收缩应力分析，表明承台有可靠的安全性。本案例提出在温度应力分析中考虑混凝土自重的观点和想法，深化了对厚大体积混凝土工程抗裂安全的认识。

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5 结论

大体积混凝土施工中，要控制温度应力裂缝的比较困难的，如果采用一些合

理的方法，采取一些有力的措施，制度裂缝还是可以实现的。但大体积混凝土出现裂缝还可能有其他方面的原因，如：地基下沉、碱反应、风化、钢筋被腐蚀，施工不良等都可能引起混凝土出现裂缝。所以在混凝土施工中，控制裂缝是一项综合技术，施工前必须考虑各方面因素，采取对应措施，这样才能最大限度地控制裂缝的出现。

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参考文献

[1] 《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009。 [2] 建筑施工手册，第四版，中国建筑工业出版社。

[3] 王铁梦.工程结构裂缝控制；北京：中国建筑工业出版社2000，49-51。

[4] 王华生，赵慧如。混凝土技术禁忌手册{M}。北京：机械工业出版社，2002。

[5] 张建人．大体积混凝土问题及对策．山东教育，2000，9。

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