大體積混凝土施工裂縫防治技術(shù)

劉子穎

摘要：通過對(duì)大體積混凝土施工過程中出現(xiàn)的裂縫進(jìn)行成因分析研究，解決建筑工程中大體積混凝土澆筑后溫度裂縫的問題及并相應(yīng)的防治措施。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土成因分析裂縫控制裂縫處理

1成因分析

大體積混凝土由于混凝土澆筑初期，水泥與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)過程中釋放大量的水化熱，使其內(nèi)部溫度急劇上升，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部和表面的溫差過大，從而產(chǎn)生溫度拉應(yīng)力；另外，后期混凝土溫度下降，收縮被約束時(shí)，產(chǎn)生收縮拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力大于混凝土本身的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)在混凝土表面或內(nèi)部產(chǎn)生裂縫，影響混凝土的質(zhì)量。

2施工過程裂縫控制

為有效控制溫度裂縫，首先進(jìn)行溫度的控制。主要有兩種情況：一是在升溫階段的表面裂縫，主要控制混凝土內(nèi)部與外部的溫差：二是在降溫階段的收縮裂縫，主要控制混凝土水化熱的總熱量并控制內(nèi)部溫差。

2.1降低水泥水化熱

2.1.1混凝土內(nèi)部最高溫升的主要因素是單位混凝土中的水泥用量及單位水泥的水化熱。所以，要降低混凝土內(nèi)部的最高溫升，就要在滿足混凝土強(qiáng)度等技術(shù)指標(biāo)的前提下降低混凝土的水泥用量及選用水化熱較低的水泥?？蛇x用低水化熱或中水化熱的水泥，如大壩水泥或礦渣水泥等。

2.1.2合理的骨料級(jí)配粗骨料：應(yīng)選擇自然連續(xù)級(jí)配的粗骨料配置，結(jié)合結(jié)構(gòu)物截面最小尺寸、鋼筋最小凈距和施工工藝，應(yīng)盡量選擇粒徑較大、級(jí)配良好的石子，根據(jù)有關(guān)實(shí)踐，宜選擇5～31.5mm連續(xù)級(jí)配的石子作為大體積混凝土的粗骨料。粗骨料各項(xiàng)指標(biāo)必須經(jīng)試驗(yàn)檢測且滿足有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格控制粗骨料的含泥量不得大于1％。細(xì)骨料：應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)的中、粗砂，細(xì)度模數(shù)宣在2.6～2.9范圍內(nèi)，細(xì)骨料各項(xiàng)指標(biāo)必須經(jīng)試驗(yàn)檢測且滿足有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格控制細(xì)骨料的含泥量不得大于2％。

2.1.3在施工的技術(shù)方案中，應(yīng)充分利用混凝土的后期強(qiáng)度，以減少混凝土中水泥的用量。摻加適量的粉煤灰可以降低水泥用量，提高混凝土的密實(shí)性和強(qiáng)度，有利于降低混凝土的水化熱。摻用的粉煤灰不應(yīng)低于lI級(jí)，以球狀顆粒為佳，摻量經(jīng)試驗(yàn)確定。=n％7T 0 r同時(shí)加入適量減水劑和緩凝劑，以改善混凝土的性質(zhì)，延長散熱時(shí)間，從而降低水化熱。

2.2降低混凝土的內(nèi)外溫差

2.2.1為降低混凝土在內(nèi)部溫升階段的表面裂縫最有效最現(xiàn)實(shí)的措施是，減小內(nèi)外溫差。要減小混凝土的內(nèi)外溫差，一是減小混凝土溫升后的最高溫度，二是提高混凝土的表面溫度，為此要進(jìn)行混凝土表面保溫。通過保溫，嚴(yán)格控制混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差?；炷翝仓?，可先在其表面覆蓋一層塑料薄膜，防止水分蒸發(fā)，再在薄膜表面覆蓋保溫材料，如草袋等。其間，若測得溫差大于設(shè)定值時(shí)，采取用碘鎢燈照和在保溫材料之上再搭塑料保溫棚，將內(nèi)外溫差控制在預(yù)定值之內(nèi)。

2.2.2降低混凝土的入模溫度?；炷恋娜肽囟扰c拌和料的溫度有關(guān)。影響混凝土入模溫度的主要因素是石子和水的溫度。故要獲得較低的混凝土的入模溫度，最有效的措施就是降低石子和水的溫度。例如，在高溫季節(jié)可采用冷水加碎冰拌和混凝土，在泵車和澆筑地點(diǎn)采取遮陽措施等。

2.2.3為了降低混凝土內(nèi)部溫度，混凝土澆筑前預(yù)埋冷卻水管，冷卻水管一般采用直徑為30～50mm的鋼管，冷卻水管的按混凝土結(jié)構(gòu)物尺寸分層錯(cuò)開布置，冷卻水管固定在結(jié)構(gòu)物鋼筋上，進(jìn)出水口設(shè)在結(jié)構(gòu)物頂面，冷卻水管形成的預(yù)留孔可進(jìn)行壓漿處理。

2.3加強(qiáng)構(gòu)造設(shè)計(jì)和改善約束條件等措施

2.3.1在混凝土結(jié)構(gòu)的孔洞周圍、變斷面處、轉(zhuǎn)角處等，由于溫度變化和混凝土收縮會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中而導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。為此，可在孔洞四周增配斜向鋼筋或網(wǎng)片：在變斷面處避免突變：如果混凝土中間配筋較少，從加強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性和減少溫度應(yīng)力出發(fā)，應(yīng)適當(dāng)增加一些溫度配筋。

2.3.2大體積混凝土澆筑，根據(jù)工程的實(shí)際情況，可采用逐層分塊澆筑法施工。結(jié)合混凝土泵送施工的特點(diǎn)，按一定厚度和范圍分層澆筑。分層分塊澆筑，在減輕約束作用的同時(shí)，也縮小了約束的范圍，同時(shí)利用澆筑塊的層面進(jìn)行散熱，降低混凝土內(nèi)部的溫度。施工時(shí)要注意澆筑的時(shí)間間隔。

2.3.3在大體積混凝土澆筑前，根據(jù)施工擬采用的防止溫度裂縫的措施和現(xiàn)有的施工條件，進(jìn)行，必要的混凝土溫度裂縫的理論計(jì)算。計(jì)算的結(jié)果要求混凝土的最大溫度應(yīng)力不得超過混凝土的抗拉強(qiáng)度。如果不能滿足要求，應(yīng)調(diào)整混凝土的入模溫度，降低水化熱溫升值，降低混凝土的內(nèi)外溫差，改善施工操作工藝和混凝土拌和料性能或改善約束條件等技術(shù)措施，重新進(jìn)行計(jì)算，直至計(jì)算結(jié)果滿足要求。

3裂縫處理技術(shù)

裂縫的出現(xiàn)不但會(huì)影響結(jié)構(gòu)的整體性和剛度，還會(huì)引起鋼筋的銹蝕、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲勞、抗?jié)B能力。因此根據(jù)裂縫的性質(zhì)和具體情況我們要區(qū)別對(duì)待、及時(shí)處理，以保證建筑物的安全使用?；炷亮芽p的修補(bǔ)措施主要有以下一些方法：表面修補(bǔ)法，灌漿、嵌逢封堵法，結(jié)構(gòu)加固法，混凝土置換法，電化學(xué)防護(hù)法以及仿生自愈合法。

3.1表面修補(bǔ)法表面修補(bǔ)法是一種簡單、常見的修補(bǔ)方法，它主要適用于穩(wěn)定和對(duì)結(jié)構(gòu)承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進(jìn)裂縫的處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料，在防護(hù)的同時(shí)為了防止混凝土受各種作用的影響繼續(xù)開裂，通常可以采用在裂縫的表面粘貼玻璃纖維布等措施。

3.2灌漿、嵌逢封堵法灌漿法主要適用于對(duì)結(jié)構(gòu)整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補(bǔ)，它是利用壓力設(shè)備將膠結(jié)材料壓入混凝土的裂縫中，膠結(jié)材料硬化后與混凝土形成一個(gè)整體，從而起到封堵加固的目的。常用的膠結(jié)材料有水泥漿、環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學(xué)材料。嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法，它通常是沿裂縫鑿槽，在槽中嵌填塑性或剛性止水材料，以達(dá)到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等等；常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。

3.3結(jié)構(gòu)加固法當(dāng)裂縫影響到混凝土結(jié)構(gòu)的性能時(shí)，就要考慮采取加固法對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理。結(jié)構(gòu)加固中常用的主要有以下幾種方法：加大混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積，在構(gòu)件的角部外包型鋼、采用預(yù)應(yīng)力法加固、粘貼鋼板加固、增設(shè)支點(diǎn)加固以及噴射混凝土補(bǔ)強(qiáng)加固。

3.4混凝土置換法混凝土置換法是處理嚴(yán)重?fù)p壞混凝土的一種有效方法，此方法是先將損壞的混凝土剔除，然后再置換入新的混凝土或其他材料。常用的置換材料有；普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。

3.5電化學(xué)防護(hù)法電化學(xué)防腐是利用施加電場在介質(zhì)中的電化學(xué)作用，改變混凝土或鋼筋混凝土所處的環(huán)境狀態(tài)，鈍化鋼筋，以達(dá)到防腐的目的。陰極防護(hù)法、氯鹽提取法、堿性復(fù)原法是化學(xué)防護(hù)法中常用而有效的三種方法。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是防護(hù)方法受環(huán)境因素的影響較小，適用鋼筋、混凝土的長期防腐，既可用于已裂結(jié)構(gòu)也可用于新建結(jié)構(gòu)。

3.6仿生自愈合法仿生自愈合法是一種新的裂縫處理方法，它模仿生物組織對(duì)受創(chuàng)傷部位自動(dòng)分泌某種物質(zhì)，而使創(chuàng)傷部位得到愈合的機(jī)能，在混凝土的傳統(tǒng)組分中加入某些特殊組分(如含粘結(jié)劑的液芯纖維或膠囊)，在混凝土內(nèi)部形成智能型仿生自愈合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，當(dāng)混凝土出現(xiàn)裂縫時(shí)分泌出部分液芯纖維可使裂縫重新愈合。

4結(jié)語

對(duì)于高層建筑地下室大體積混凝土施工，控制溫度裂縫的產(chǎn)生，是保證地下室混凝土結(jié)構(gòu)自防水質(zhì)量的關(guān)鍵點(diǎn)。而裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象，它的出現(xiàn)不僅會(huì)降低建筑物的抗?jié)B能力，影響建筑物的使用功能，而且會(huì)引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影響建筑物的承載能力，預(yù)防大體積混凝土的溫度裂縫就要對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行認(rèn)真研究、區(qū)別對(duì)待，采用合理的方法進(jìn)行處理，從控制混凝土的入模溫度、控制溫升、減少溫差、改進(jìn)施工工藝、改善約束條件、增強(qiáng)結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求等方面，采取各種有效的預(yù)防措施來預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，保證建筑物和構(gòu)件安全、穩(wěn)定地工作。