浅谈大体积混凝土裂缝控制措施

王海新 姚良炎

（中国电建集团核电工程有限公司 山东 济南 250100）

摘要：

大体积混凝土一次浇筑体积大，在混凝土凝固过程中产生大量水化热，使混凝土具有一定的温度，混凝土内部积聚热量不宜散发，与表面砼温度相差较大时，很容易产生裂缝，所以说，对于大体积混凝土施工来说，一般都普遍存在裂缝控制的问题。为了有效地控制裂缝的出现和发展，必须控制混凝土水化热升温、延缓降温速率、减小混凝土的收缩、提高混凝土的极限拉伸强度、改善约束条件使混凝土具有一定的温度，这样才能有效的控制裂缝的出现。为使其在大体积混凝土施工过程中有效达到预期的温度控制效果，本文结合实际的工程案例，分析了筏板基础大体积混凝土浇筑中裂缝产生的原因，并且以循环冷却水管法为基础，系统阐述了其在大体积混凝土温控中的应用。

关键词：大体积混凝土；水化热；裂缝控制

Abstract：

Mass concrete is poured in a large volume at once time, which produces a large amount of hydration heat in the concrete solidification process, so that the concrete has a certain temperature, the heat accumulated in the concrete is not suitable to emit, and when the temperature of the surface concrete is quite different, it is easy to produce cracks, so the problem of crack control is generally common for the construction of mass concrete. In order to effectively control the emergence and development of cracks, it is necessary to control the heating rate of hydration of concrete, delay the cooling rate, reduce the shrinkage of concrete, improve the ultimate tensile strength of concrete, and improve the constraint conditions to make concrete have a certain temperature, so as to effectively control the emergence of cracks.In order to achieve the expected temperature control effect effectively in the construction process of mass concrete, this paper analyzes the causes of cracks in mass concrete pouring of raft foundation, and systematically expounds its application in temperature control of mass concrete based on circulating cooling water pipe method.

Keywords:mass concrete,hydration heat,crack control

引言

从整个结构的受力特点来说，筏板基础自重较大，而且会承受较大的上部荷载，为了更好的满足设计承载力的要求，一般其设计的截面尺寸都比较大。本工程为越南沿海二期2×660MW项目锅炉基础工程，锅炉基础设计为筏板基础，基础尺寸为：53.8m×52.8m×2.5m，属于大体积混凝土。为保证工期，锅炉基础一次浇筑，不设置后浇带。由于混凝土一次性的浇筑量非常大，导致了在短时间内混凝土内部积聚了大量的水化热量，使得整个内部结构中的温度梯度变化较大，内部产生了非线性收缩变形。如果在筏板基础边界受到限制的情况之下，变形就很难被释放，在内部就会产生温度应力，当温度应力产生的内部应力超过了混凝土的极限抗拉强度的时候，混凝土就会出现裂缝，并且随着混凝土的水化，裂缝会逐渐变大，对于整个筏板基础工程的工程质量和耐久性都会产生较大的影响。所以说，采取合理的方法类有效降低筏板基础大体积混凝土的水化温升，并且对裂缝进行有效控制是非常必要的。本工程采用的裂缝控制方法是循环冷却水管，降低大体积混凝土内部水化温升，控制混凝土裂缝的产生。

1、筏板基础大体积混凝土施工基本情况

从施工工艺要求的角度来说，本工程的筏板基础大体积混凝土施工需要做到操作简单、而且不需要使用到特种设备和材料，并且只需要把相对应的钢管焊接到对应的钢筋支架上就可以浇筑混凝土。做好大体积混凝土的养护，并且利用冷却水进行水化温升的控制，循环冷却水使用尽量减少了对于水资源的浪费。在大体积混凝土的配合比当中，通过掺入粉煤灰等掺合料来改善混凝土的和易性，并且可以减少水泥用量，降低了水泥的水化温升，并且通过和冷却循环水和养护保温一块，降低混凝土内外温差。

从工艺设计的角度来说，通过在筏板基础的大体积混凝土内部按一定的距离预埋循环冷却水管，然后在混凝土浇筑完成之后进行内部温度测量，并且根据内部测温情况对通水冷却情况进行调节，采用这种强制的手段和方法来降低混凝土内部温度，使混凝土内外温差控制在25℃以内。

2、循环水冷却降温系统

2.1循环冷却水管布设

在当前的工程施工当中主要使用的水化温升降温方式是通过循环冷却水管进行的，一般来说可供选择的水管型材包括钢管、铝管以及聚乙烯塑料管。结合本工程的视角情况，并且综合分析了经济效益和散热效果，选择的管材为直径32mm钢管，壁厚2mm。冷却管采用双层回旋形状的布置，水平和垂直距离都是1200mm，不同的温控区域之间的管长为196m。在进水口的位置安装流量控制阀，并且将供水干管和其相连，安装的时候需要保证管口的高度超出混凝土承台表面12cm。

冷却水管的接头采用焊接进行连接，水管的施工和筏板基础钢筋是平行的，并且保证水管和钢筋骨架进行牢固搭接，在施工的过程中对于管路不得损害、移动或者振动，整个水管的通水需要得到连续性保证。在进行混凝土浇筑之前需要进行水管试压，只有管路的密封性达到了要去之后才能进行下一步施工。

2.2通水降温方案及施工工艺

根据实际的工程经验，一般来说，整个冷却管路的通水方式不同就会影响到最终的冷却效果，设定的混凝土内部温度和冷却水的温度差一般不大于20℃，进口和出口的水温差不大于5℃，各个不同温度测量点的降温区域由于位置的不同可能会存在一定的差异，对于这个问题忽略不计。整个筏板基础大体积混凝土的降温方案和施工工艺具体为：技术方案的比选-筏板基础施工-预埋冷却水管、绑扎钢筋-管线试压-浇筑混凝土-循环通水降温-养护-环境温度以及内部温度解监控-通水速度调节-冷却管封堵。

2.3温度测控

对不同区域的温度进行实时监控，并且还需要和周围的环境温度进行一并监控，具体包括各个筏板基础的表面、中间以及底部位置都需要预埋一组PN结温度传感器，通过传感器进行温度的实时监控。

主要采用温度测量设备为XMZ-102型数显温度控制仪，并且对混凝土内部温度进行实时监控，根据监控的数据和温控的指示来对冷却水的速度和流量进行调节。使得混凝土内外温差不超过在25℃。

循环冷却水的温度控制是循环冷却水管系统在大体积混凝土施工中应用的关键步骤。

循环冷却水温度若与混凝土内部温度相差过大，不仅无法起到预期的混凝土内部降温效果，且容易在混凝土内部产生裂缝，因此，必须对循环冷却水的温度进行实时监控。

3、筏板大体积混凝土的温度变化分析

根据实际监控的结果以及相关的理论分析，筏板基础大体积混凝土浇筑降温按照变化的趋势主要可以分为升温、降温以及稳定三个不同的阶段，在混凝土刚刚浇筑完成之后，内部的水泥水化在很短的时间之内完成，并且随着浇筑时间的延续，整个浇筑的温度降低逐渐的趋于稳定。并且由于混凝土本身的导热系数比较小，很容易导致中心区域的热量形成积聚。所以，在混凝土浇筑前期的时候需要通过加压加速冷却水流动来对内部的温度进行有效的降低，保证内部热量的释放。

循环水冷却降温期间，由于沿着冷却管线程方向，冷却水不断吸收水化热、水温逐渐升高，进、出水口区域混凝土存在温度梯度，定期改变水流方向均衡降温可减少因结构内部存在温度梯度而产生的应力。当地环境温度常年在30℃左右，对基础表面采取覆盖土工布、塑料薄膜并蓄水的方式养护，侧面采用薄膜包裹保湿及加强覆盖抗风等措施，减少表面热量的散失。

结束语

综上所述，针对筏板基础大体积混凝土的施工裂缝控制是保证筏板基础施工质量的关键，也是工程质量控制当中非常重要的问题。从整个大体积混凝土裂缝形成的原因来看，不同的工程项目原因可能不尽相同，但是从目前的裂缝控制技术来看，大体积混凝土裂缝的控制主要可以从三个方面着手，分别是温度控制、约束以及降低温度等，在施工的过程中借助于循环冷却水管是非常好的降低水化温升的方法，同时需要辅助温度监测手段来对内部温升进行监控，以便随时对循环冷却温度进行调节，控制内外温差不超过要求，防止混凝土裂缝的出现，进而更好的保证大体积混凝土浇筑的质量，确保工程的安全和稳定。

作者简介：

王海新 1978年10月，男，中电建核电公司项目总工程师，从事电力行业工程施工技术及管理工作19年。

姚良炎 1973年10月，男，中电建核电公司项目经理，从事电力行业工程施工技术及管理工作19年。

参考文献

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