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摘要:本文介绍了青岛某50万吨船坞工程坞口大体积混凝土的防裂技术的应用。本工程混凝土施工具有技术要求高、工期紧、施工难度大等特点。本文通过对大体积混凝土裂缝成因分析，进而采取相对应的技术措施，保证了混凝土“不渗、不裂、不漏”的技术要求，取得了很好的效果，为同类工程提供了宝贵的经验。
关键词：大体积混凝土施工防裂技术
中图分类号：TV544+.91 文献标识码：A文章编号：
Abstract: This paper introduces a Qingdao 500000 tons of dock engineering mouth dock of mass concrete crack technology application. This engineering concrete construction has high technical requirements, time tight, difficult construction etc. Characteristics. This article through to the mass concrete cracks cause analysis, and then take the corresponding technical measures, to ensure the concrete "no permeability, cracks, not leak" technical requirements and has got a good result for similar project provided valuable experience.
Keywords: mass concrete crack construction technology
一、工程概況
山东省青岛市某50万吨级船坞长530米，宽125米，深13.1米。坞口为“U”型重力式现浇钢筋混凝土结构，分底板和坞门墩两部分，混凝土标号C30F250S8，一次浇筑最大方量5980m 。
坞口自东向西共9段，其中第1、9段为2#坞东、西坞墩段，第3、5、7段为坞口底板，第2、4、6段为后浇闭合块，工程量如下表：
某船坞坞口工程量表
分段编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
砼方量（m3） 5016 269 4042 269 4042 269 4042 269 5980
二、地质条件
坞口底板下基底主要为花岗岩，肉红色，致密，岩石风化强烈，中粗粒花岗结构，块状构造。
三、产生混凝土裂缝的成因分析
1、混凝土体积越大，水泥总用量相对较大，水泥水化产生的热量越不易散发，温升就越高，内部温度远高于外部温度，形成较高的温差，造成内涨外缩，使构件表面产生很大拉应力导致混凝土开裂。
2、混凝土收缩、沉陷变形产生的裂缝。
3、约束产生的裂缝：岩基对混凝土结构产生的约束。
4、施工工艺不当、养护措施不到位，也是混凝土裂缝成因之一。
四、混凝土防裂的技术措施
1、基础处理
坞口基础开挖时由于软基夹层的存在，对沉降肯定产生一定的影响，沉降不均匀必产生混凝土裂缝。处理措施：将软弱夹层全部清理干净，用块石混凝土换填。
2、减小基底和侧面对结构的约束
混凝土垫层表面进行压光处理，在混凝土垫层和侧面浆砌石模上铺1层油毡，设置滑动层，减少约束。
3、减少温度应力措施
坞口底板从结构长度、宽度和厚度上来说，很容易产生温度裂缝。为减少一次混凝土的浇筑方量和增加散热面积，采用分层分次的浇注工艺，坞墩各分五层进行施工，底板分二层进行浇注，减少混凝土的一次浇筑量。坞口底板分段，坞墩分层示意图见下图。
4、混凝土原材料和配合比的选用
本工程混凝土设计强度等级C30，抗冻等级F250，抗渗等级S8。混凝土配合比为水泥：粉煤灰：砂：碎石：外加剂=0.817：0.183：1.68：2.4：0.12。
4.1、水泥
对拟采用的大宇普硅42.5#、低热42.5#水泥（样品）及山铝普硅42.5R水泥进行了水泥物理、化学、水化热及混凝土内部温升、混凝土耐久性等系统试验。水泥物理性能见下表：
山铝P.O42.5R 低热P.L.H42.5# 大宇P.O42.5
细度（80μm筛筛余）% 3.5 3.2
标准稠度（%） 26.5 24.2 27.4
初凝时间 2h10min 2h30min 2h40min
终凝时间 2h55min 3h15min 4h05min
抗折强度（MPa） 3d 4.6 6.3 6.0
28d 7.9 8.8 9.7
抗压强度（MPa） 3d 21.7 35.0 28.2
28d 47.8 50.6 57.3
水化热（kJ/kg） 3d 251 245 272
7d 301 268 310
水泥物理、化学性能试验结果反映三种水泥均能满足规范要求，大宇普硅42.5R水泥强度较高。三种水泥水化热试验结果表明：山铝低热42.5#水泥（样品）仅能满足国家标准（GB200-2003）中热水泥水化热标准（3d≤251kJ/kg，7d≤293kJ/kg），山铝、大宇普硅42.5R水泥水化热略高于中热水泥水化热标准。
使用大宇和山铝水泥的各种配合比混凝土抗冻试验结果均能满足要求。
4.2、掺合料
使用黄岛电厂及青岛电厂II级粉煤灰。烧失量在5-7%，细度16-20%。检验结果均符合规范要求。
4.3、混凝土外加剂
对几种高效减水剂进行选型，进行了水泥适应性及全部性能检验。
与常用高效减水剂（UNF-5）对比试验结果表明：选用的JM-II、CF高效减水剂的减水率在20%左右，配制的混凝土单方用水量可减少10-15kg/m3，在一定程度上可减少混凝土的干燥收缩。
外加剂缓凝效果由厂家根据季节及施工要求调节缓凝组份。冬季使用具有防冻效果的高效减水剂。
膨胀剂使用过寿光利飞UEA-D型和鲁南外加剂厂JEA型两种，均为硫铝酸钙类膨胀剂。
抗冻混凝土使用多年应用过的青岛科力建材公司的PC-2引气剂。
4.4、砂、石
使用符合规范要求的河砂及二级配碎石。河砂过筛，细度模数在2.6-3.0范围内。
经不同大、小石比例的碎石筛分及紧密密度试验，大、小石比例各50%的碎石级配较好，紧密密度最大。泵送混凝土采用该种比例级配，吊罐混凝土采用大、小石比例为6：4的二级配碎石。
4.5、水：使用饮用水拌合混凝土及养护。
5、在混凝土施工中采取的防裂技术措施
5.1、在混凝土中掺加块石
坞口底板和坞墩的断面尺寸较大，配筋率较小，浇筑混凝土时，在其中埋放块石，块石掺量控制在10％左右(在实际施工中埋放块石量8％ ～10％)，减少混凝土的发热量，降低水化热温升。块石的质量和埋放严格按规范要求执行。
5.2、控制混凝土入模温度
在浇筑大体积混凝土时，混凝土的入模温度不宜超过28℃，若浇筑温度过高，混凝土凝结加快，易产生接茬不良，而且冷却时的体积变化也大，极易出现裂缝。冬季施工时，大体积混凝土的入模温度控制在2～5℃，浇筑后采取保温措施，防止混凝土受到冷击。由于在冬季施工时为控制混凝土内外温差投入成本较大，而且施工各个环节稍有疏忽就很难将混凝土内外温差控制在25℃以内，为此本工程施工未将大体积混凝土列为冬季施工内容。通过大体积混凝土热工计算，求出各个时期(月)的混凝土出机和入模的理论温度，根据该理论温度来控制混凝土施工过程中各个环节的温度。在施工过程中，严格控制水温，在储水池顶部架设1Ocm 厚彩钢板屋顶，并密封良好。高温季节，采取加淡水碎冰，降低水温。经现场测温统计，夏季入模温度基本控制在18-20℃范围内。
5.3、混凝土浇筑过程中的散热措施及减少早期混凝土对后期混凝土形成约束严格进行分层混凝土浇筑，分层厚度不大于50cm，增大分层混凝土的散热面积；采用大片钢模板，利于立面混凝土的散热。组织好混凝土的供应强度，保证混凝土浇筑均匀、同步进行，避免混凝土拌合物堆积过大，防止混凝土水化热的积聚；保证浇筑过程中的上层混凝土对下层混凝土的覆盖强度，减少早期混凝土对后期混凝土形成的约束。
5.4、设置散热孔
由于坞墩和坞底板的厚度较大，施工时在混凝土内部设置散热孔。散热孔采用直径15cm的PVC管，呈梅花形布置，管与管间距2m，管低密封，混凝土初凝凝后，管内注满自来水一方面增加混凝土的散热面积，另外一方面利于降低混凝土中心部位的水泥水化热温升。
5.5、设置循环冷却水管，降低混凝土内部温度
为降低混凝土内外温差，布置了两层冷却水管，水管材料為直径75mm的薄壁钢管，水管竖直间距为lm，水平间距为2m，冷却水采用附近天然海水。
5.6、缩短新老混凝土浇筑的间隔时间，减少约束
混凝土的弹性模量随混凝土龄期的增长而增加，在已浇筑的混凝土上浇筑新混凝土的间歇期越长，对新浇混凝土的约束也越大。在组织施工中尽量缩短间隔时间，控制该时间不超过10d。
5、7、加强混凝土养护，控制混凝土内外温差
大体积混凝土养护重点是保温、保湿、降温、散热措施，确保将混凝土内外温差控制在25℃以内。在混凝土收完面终凝后，即时覆盖1层厚的塑料薄膜，进行保湿养护，再覆盖两层土工布，进行保温养护。对位于保护层处的混凝土也必须严格按要求覆盖，混凝土边角部位必须覆盖到位。拆完模板，对立面混凝土采用挂1层塑料薄膜和2层土工布进行保湿保温养护。在气温低的季节施工时，增加覆盖物的厚度，先覆盖1层土工膜，进行保湿养护，再覆盖1层棉被，进行保温养护。混凝土养护时结合现场测温数据及时调整养护措施：当混凝土内外温差大于25~C时，立刻增加覆盖物，当温差降到20℃以下时可拆除部分覆盖物，并将淡水洒入塑料薄膜内。如此反复采取保温和降温措施，以加速散热。
五、结语
(1)现场施工防裂技术措施落实比较到位，至今尚未发现有害裂缝。
(2)该大体积混凝土防裂技术控制具有一定的代表性，可供类似工程借鉴。
参考文献
[1] 中国建筑科学研究院、中华人民共和国建设部，普通混凝土配合比设计规程，JGJ55-2000
[2] 交通部《水运工程混凝土质量控制标准》（JTJ269－96）
[3] 交通部《水运工程混凝土施工规范》（JTJ268－96）
[4] 韩素芳 耿维恕等 钢筋混凝土结构裂缝控制指南[M]北京：化学工业出版社
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：大体积混凝土施工防裂技术
中图分类号：TV544+.91 文献标识码：A文章编号：
Abstract: This paper introduces a Qingdao 500000 tons of dock engineering mouth dock of mass concrete crack technology application. This engineering concrete construction has high technical requirements, time tight, difficult construction etc. Characteristics. This article through to the mass concrete cracks cause analysis, and then take the corresponding technical measures, to ensure the concrete "no permeability, cracks, not leak" technical requirements and has got a good result for similar project provided valuable experience.
Keywords: mass concrete crack construction technology
一、工程概況
山东省青岛市某50万吨级船坞长530米，宽125米，深13.1米。坞口为“U”型重力式现浇钢筋混凝土结构，分底板和坞门墩两部分，混凝土标号C30F250S8，一次浇筑最大方量5980m 。
坞口自东向西共9段，其中第1、9段为2#坞东、西坞墩段，第3、5、7段为坞口底板，第2、4、6段为后浇闭合块，工程量如下表：
某船坞坞口工程量表
分段编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
砼方量（m3） 5016 269 4042 269 4042 269 4042 269 5980
二、地质条件
坞口底板下基底主要为花岗岩，肉红色，致密，岩石风化强烈，中粗粒花岗结构，块状构造。
三、产生混凝土裂缝的成因分析
1、混凝土体积越大，水泥总用量相对较大，水泥水化产生的热量越不易散发，温升就越高，内部温度远高于外部温度，形成较高的温差，造成内涨外缩，使构件表面产生很大拉应力导致混凝土开裂。
2、混凝土收缩、沉陷变形产生的裂缝。
3、约束产生的裂缝：岩基对混凝土结构产生的约束。
4、施工工艺不当、养护措施不到位，也是混凝土裂缝成因之一。
四、混凝土防裂的技术措施
1、基础处理
坞口基础开挖时由于软基夹层的存在，对沉降肯定产生一定的影响，沉降不均匀必产生混凝土裂缝。处理措施：将软弱夹层全部清理干净，用块石混凝土换填。
2、减小基底和侧面对结构的约束
混凝土垫层表面进行压光处理，在混凝土垫层和侧面浆砌石模上铺1层油毡，设置滑动层，减少约束。
3、减少温度应力措施
坞口底板从结构长度、宽度和厚度上来说，很容易产生温度裂缝。为减少一次混凝土的浇筑方量和增加散热面积，采用分层分次的浇注工艺，坞墩各分五层进行施工，底板分二层进行浇注，减少混凝土的一次浇筑量。坞口底板分段，坞墩分层示意图见下图。
4、混凝土原材料和配合比的选用
本工程混凝土设计强度等级C30，抗冻等级F250，抗渗等级S8。混凝土配合比为水泥：粉煤灰：砂：碎石：外加剂=0.817：0.183：1.68：2.4：0.12。
4.1、水泥
对拟采用的大宇普硅42.5#、低热42.5#水泥（样品）及山铝普硅42.5R水泥进行了水泥物理、化学、水化热及混凝土内部温升、混凝土耐久性等系统试验。水泥物理性能见下表：
山铝P.O42.5R 低热P.L.H42.5# 大宇P.O42.5
细度（80μm筛筛余）% 3.5 3.2
标准稠度（%） 26.5 24.2 27.4
初凝时间 2h10min 2h30min 2h40min
终凝时间 2h55min 3h15min 4h05min
抗折强度（MPa） 3d 4.6 6.3 6.0
28d 7.9 8.8 9.7
抗压强度（MPa） 3d 21.7 35.0 28.2
28d 47.8 50.6 57.3
水化热（kJ/kg） 3d 251 245 272
7d 301 268 310
水泥物理、化学性能试验结果反映三种水泥均能满足规范要求，大宇普硅42.5R水泥强度较高。三种水泥水化热试验结果表明：山铝低热42.5#水泥（样品）仅能满足国家标准（GB200-2003）中热水泥水化热标准（3d≤251kJ/kg，7d≤293kJ/kg），山铝、大宇普硅42.5R水泥水化热略高于中热水泥水化热标准。
使用大宇和山铝水泥的各种配合比混凝土抗冻试验结果均能满足要求。
4.2、掺合料
使用黄岛电厂及青岛电厂II级粉煤灰。烧失量在5-7%，细度16-20%。检验结果均符合规范要求。
4.3、混凝土外加剂
对几种高效减水剂进行选型，进行了水泥适应性及全部性能检验。
与常用高效减水剂（UNF-5）对比试验结果表明：选用的JM-II、CF高效减水剂的减水率在20%左右，配制的混凝土单方用水量可减少10-15kg/m3，在一定程度上可减少混凝土的干燥收缩。
外加剂缓凝效果由厂家根据季节及施工要求调节缓凝组份。冬季使用具有防冻效果的高效减水剂。
膨胀剂使用过寿光利飞UEA-D型和鲁南外加剂厂JEA型两种，均为硫铝酸钙类膨胀剂。
抗冻混凝土使用多年应用过的青岛科力建材公司的PC-2引气剂。
4.4、砂、石
使用符合规范要求的河砂及二级配碎石。河砂过筛，细度模数在2.6-3.0范围内。
经不同大、小石比例的碎石筛分及紧密密度试验，大、小石比例各50%的碎石级配较好，紧密密度最大。泵送混凝土采用该种比例级配，吊罐混凝土采用大、小石比例为6：4的二级配碎石。
4.5、水：使用饮用水拌合混凝土及养护。
5、在混凝土施工中采取的防裂技术措施
5.1、在混凝土中掺加块石
坞口底板和坞墩的断面尺寸较大，配筋率较小，浇筑混凝土时，在其中埋放块石，块石掺量控制在10％左右(在实际施工中埋放块石量8％ ～10％)，减少混凝土的发热量，降低水化热温升。块石的质量和埋放严格按规范要求执行。
5.2、控制混凝土入模温度
在浇筑大体积混凝土时，混凝土的入模温度不宜超过28℃，若浇筑温度过高，混凝土凝结加快，易产生接茬不良，而且冷却时的体积变化也大，极易出现裂缝。冬季施工时，大体积混凝土的入模温度控制在2～5℃，浇筑后采取保温措施，防止混凝土受到冷击。由于在冬季施工时为控制混凝土内外温差投入成本较大，而且施工各个环节稍有疏忽就很难将混凝土内外温差控制在25℃以内，为此本工程施工未将大体积混凝土列为冬季施工内容。通过大体积混凝土热工计算，求出各个时期(月)的混凝土出机和入模的理论温度，根据该理论温度来控制混凝土施工过程中各个环节的温度。在施工过程中，严格控制水温，在储水池顶部架设1Ocm 厚彩钢板屋顶，并密封良好。高温季节，采取加淡水碎冰，降低水温。经现场测温统计，夏季入模温度基本控制在18-20℃范围内。
5.3、混凝土浇筑过程中的散热措施及减少早期混凝土对后期混凝土形成约束严格进行分层混凝土浇筑，分层厚度不大于50cm，增大分层混凝土的散热面积；采用大片钢模板，利于立面混凝土的散热。组织好混凝土的供应强度，保证混凝土浇筑均匀、同步进行，避免混凝土拌合物堆积过大，防止混凝土水化热的积聚；保证浇筑过程中的上层混凝土对下层混凝土的覆盖强度，减少早期混凝土对后期混凝土形成的约束。
5.4、设置散热孔
由于坞墩和坞底板的厚度较大，施工时在混凝土内部设置散热孔。散热孔采用直径15cm的PVC管，呈梅花形布置，管与管间距2m，管低密封，混凝土初凝凝后，管内注满自来水一方面增加混凝土的散热面积，另外一方面利于降低混凝土中心部位的水泥水化热温升。
5.5、设置循环冷却水管，降低混凝土内部温度
为降低混凝土内外温差，布置了两层冷却水管，水管材料為直径75mm的薄壁钢管，水管竖直间距为lm，水平间距为2m，冷却水采用附近天然海水。
5.6、缩短新老混凝土浇筑的间隔时间，减少约束
混凝土的弹性模量随混凝土龄期的增长而增加，在已浇筑的混凝土上浇筑新混凝土的间歇期越长，对新浇混凝土的约束也越大。在组织施工中尽量缩短间隔时间，控制该时间不超过10d。
5、7、加强混凝土养护，控制混凝土内外温差
大体积混凝土养护重点是保温、保湿、降温、散热措施，确保将混凝土内外温差控制在25℃以内。在混凝土收完面终凝后，即时覆盖1层厚的塑料薄膜，进行保湿养护，再覆盖两层土工布，进行保温养护。对位于保护层处的混凝土也必须严格按要求覆盖，混凝土边角部位必须覆盖到位。拆完模板，对立面混凝土采用挂1层塑料薄膜和2层土工布进行保湿保温养护。在气温低的季节施工时，增加覆盖物的厚度，先覆盖1层土工膜，进行保湿养护，再覆盖1层棉被，进行保温养护。混凝土养护时结合现场测温数据及时调整养护措施：当混凝土内外温差大于25~C时，立刻增加覆盖物，当温差降到20℃以下时可拆除部分覆盖物，并将淡水洒入塑料薄膜内。如此反复采取保温和降温措施，以加速散热。
五、结语
(1)现场施工防裂技术措施落实比较到位，至今尚未发现有害裂缝。
(2)该大体积混凝土防裂技术控制具有一定的代表性，可供类似工程借鉴。
参考文献
[1] 中国建筑科学研究院、中华人民共和国建设部，普通混凝土配合比设计规程，JGJ55-2000
[2] 交通部《水运工程混凝土质量控制标准》（JTJ269－96）
[3] 交通部《水运工程混凝土施工规范》（JTJ268－96）
[4] 韩素芳 耿维恕等 钢筋混凝土结构裂缝控制指南[M]北京：化学工业出版社
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。