大体积混凝土防裂控制措施及应用 章家海 （安徽省建筑科学研究设计院，安徽合肥摘２３０００１） 要：文章主要阐述大体积混凝土温度裂缝的产生机理，通过对混凝土原材料优选、配合比的优化、施工工艺等措施来降低大体 积混凝土的内外温差，达到控制温度裂缝的目的，并根据工程实际混凝土结构尺寸进行模拟，验证其技术措施的有效性。 关键词：大体积混凝土；温度裂缝；水化热；温差 中图分类号：ＴＶ５４４．９１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—５７８１（２０１１）０４—０５５５—０２ １质量控制措施 由于大体积混凝土结构截面大，水泥水化时所释 放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用，由此 造成的温度拉应力是导致大体积混凝土产生裂缝的 的主要原因口 ］。这种裂缝分为表面裂缝和贯穿裂 缝Ｌ３ 。因此从控制裂缝的观点看，表面裂缝危害较 小，但会影响结构的使用和外观；而贯穿裂缝则要影 响结构的整体性、耐久性、 及使用的安全性。为防 止温度裂缝的出现就必须进行温度控制。一是为了 防止表面裂缝而控制内外温差和表面温度陡降，产生 所谓的“热震”现象；二是为了防止结构内部出现裂缝 或贯穿裂缝而控制内部温差［４ ］。 易性，提高抗裂能力。③掺人多功能混凝土高效缓 凝减水率Ｌ７书］，减少了用水量的同时减少水泥用量， 降低水化热；改善了混凝土的工作性能；由于具有 较长的缓凝时间，推迟了水泥水化和水化放热峰值 的出现时向；另外，可同时掺入膨胀剂，掺人后使混 凝土产生一定的膨胀率能补偿混凝土的收缩。 ④掺人格雷斯聚丙烯防裂抗渗纤维，防止表面裂 缝，尤其是早期裂缝的产生。⑤采用较大粒径的粗 细骨料，选用粒径较大、级配良好的石子配制的混 凝土，和易性较好，抗压强度较高，同时可以减少用 水量及水泥用量，从而使水泥水化热减少，降低混 凝土温升。⑥混凝土表面贴２层２５ ｍｍ绝热用挤 塑聚苯乙烯泡沫塑料进行蓄热保温，减少混凝土的 内外温差 。 （１） （２） （３） 混凝土温差按下式计算 ’Ｔｈ—ＷＱ／ｒ Ｔ瑚 一Ｗｊ＋Ｔｈ￥ △Ｔ内外一１ 一了 ２工程案例 中国林业辐照中心屏蔽室由安徽省建筑设计研 究院设计，中建七局二公司施工，屏蔽室底板厚度为 ０．８ ｍ，侧壁厚度为０．５～４．０ ｍ，平均厚度超过 其中，Ｔｈ为绝热状态下的混凝土温升；ｗ为每 密度； 昆 凝土的水泥用量；Ｑ为水泥的水化热；７为混凝土的 为混凝土中心的最高温度；Ｗｊ为混凝土的 人模温度； 为散热系数。 从（１）～（３）式可知，要减小混凝土内外温差，可 ２．０ ｍ，顶板厚度为１．９ ｍ，属大体积混凝土结构，混 凝土设计强度等级为Ｃ２５。由于屏蔽室放置有放射 源，要求混凝土无裂缝产生。 减小混凝土内部的最高温度，同时提高混凝土的表面 温度。为此在施工中提出以下技术措施：①宜采用 中低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，其３ ｄ的 水化热不宜大于２４０ ｋＪ／ｋｇ，７ ｄ的水化热不宜大于 ３应用情况分析 鉴于工程的重要性，在工程施工前，根据工程实 际情况，采用２ ０００ ｍｍＸ２ ０００ ｍｍＸ２ ０００ ｍｍ混凝 ２７０ ｋＪ／ｋｇ。②在混凝土中掺人粉煤灰［６］，部分取代 水泥，以减少水泥用量，降低水化热，改善混凝土和 收稿日期：２０１１—０４—２１；修改日期：２０１１—０６—０８ 土试件，模拟现场施工条件，该混凝土试件模拟为屏 蔽室侧壁中的混凝土单元：相对的一侧（前后）采用钢 作者简介：章家海（１９７６一），男，安徽肥东人，安徽省建筑科学研究设计院工程师 ｃｒ程与建设》２０１１年第２５卷第４期 ５５５ 模支护；另一侧（左右）及上下采用内衬２层２５ ｍｍ 增强剂，减水率高达ｌ７．５％，且具有补偿收缩能力。 ⑥纤维，采用格雷斯聚丙烯抗裂防渗纤维。⑦水， 采用自来水。 绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料钢模支护。测点采用 预埋 ３０～Ｏ５０下部为３００ ｍｍ钢管、上部为 ７７０ ｍｍＰＶＣ或ＰＰＲ塑料管的组合管，埋设深度为 １ ０００ ｍｍ，钢管底部焊密封，内放２００ ｍｍ深水。测 点布置如图１所示。 （１）原材料：①水泥，巢湖水泥厂Ｐ．￥３２．５级。 ②砂：舒城Ⅱ区中砂。③碎石：巢湖散兵５～ ３１．５ ｍｍ连续粒级碎石。④掺合料，淮南平圩电厂 Ｉ级粉煤灰，其主要技术性能指标：需水量比９２％， 烧失量４．５１％，三氧化硫０．３２％，含水量０．９％。 ⑤外加剂，江苏苏博特材料有限公司Ｊ Ｍ＿Ⅲ混凝土 环测删测测测测删 Ｉｉ 一二一 炮 加ｍ 图１ 混凝土模拟试件测点布置 （２）配合比，见表１所列。 表１混凝土配合比 （３）结果分析。测温要求：浇注后４ ｈ开始测温， 前２天每４ ｈ测一次；３～５ ｄ每２ ｈ测一次，５ ｄ以后每 ４ ｈ测一次，连续测１５ ｄ。测试结果如图２所示。 ６０ ５０ 取技术措施是有效的。 ４结束语 大体积混凝土施工由于水化热引起混凝土温度 剧烈变化极易产生温度裂缝，因此保证大体积混凝土 质量的关键是防止出现温度裂缝，通过对原材料优 选、配合比的优化以及合适的保温措施和养护措施可 控制混凝土不产生温度裂缝。 ［参考文献］ ４０ 彝３０ 襄 ２０ ｌＯ ０ 图２各测点温度变化曲线 ［１］王铁梦．工程结构裂缝控制［Ｍ］．北京：中 建筑｛：、【 出版 社，２００５． 测试结果表明：中心点４ 点与表面２ 点、６ 点 的温差均小于２５℃，４ 点最高温度为４６．８℃，却不 是温度最高点，在距离表面２００ ｍｍ处的５ 点出现 ［２］李跃．大体积混凝土的温控和防裂技术研究［１）Ｊ．武汉：武汉 理工大学土木工程与建筑学院，２００４． ［３］张连春．小云峰大坝大体积混凝土温控技术研究［Ｄｊ．哈尔滨： 哈尔滨工程大学土木工程学院，２０１０． ［４］蔡润梁．大体积混凝土温度裂缝控制技术研究与实践［Ｉ）ｊ．武 汉：武汉理工大学土木 啊里与建筑学院，２００３． 了５５．１℃的最高温。但其与２ 点、６ 点的温差均未 达到２５℃，符合大体积混凝土对于温差的技术要求。 模拟试验表明：有保温比无保温的表面与混凝土 内部温差要小，尤其在早期，这对防止早期温度裂缝 ［５］宣善宏．大体积混凝土裂缝控制的施工技术措施［Ｊｊ—Ｉ 与建 设，２０１０，２４（５）：６７１—６７３． 产生是有利的；前述技术措施可保证内外温差小于 ２５℃，符合大体积混凝土不开裂的温差要求。 随后在实体工程施工中，严格按照施工方案的要 求，控制材料质量和混凝土配合比，并在模板内壁均 粘贴２层２５ ｍｍ绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料，施 ［６］杨和礼．原材料对基础大体干ｊＪ混凝土裂缝的影响与控制ＬＤ］．武 汉：武汉大学水电学院，２００４． ［７］黄学山，况志敏，黄 永．火体积混凝土裂缝成凶及防冶措施 ｜＿Ｊ］．工程与建设，２０ｌ０，２４（６）：８４０－－８４ｌ，８４４． ［８］ 吴中伟，廉慧珍．高性能混凝土［Ｍ］．北京：Ｌ｝Ｊ国铁道出版 社，ｌ９９８． 工完毕后加强对混凝土的养护和温度监测。工程竣 工后至今末发现影响安全的有害裂缝，说明前期所采 ５５６ 《工程与建设》２０１１年第２５卷第４期 ［９］李树奇．大体积混凝土防裂技术措施的研究［Ｉ）Ｊ．犬津：天津人 学建筑工程学院，２００４．
