對大體積混凝土的裂縫控制及施工技術(shù)探討

楊在歡

（廣東三穗建筑工程有限公司，廣東 吳川 524500）

1 大體積混凝土的定義

近年來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大規(guī)模大體量的建筑不斷涌現(xiàn)，大體積鋼筋混凝土工程也越來越多地被采用。如何把握大體積混凝土施工技術(shù)要素越來越被人們所重視。

在確定什么情況屬大體積混凝土，各國的標(biāo)準(zhǔn)不一。美國混凝土學(xué)會(huì)將大體積混凝土定義為：任何現(xiàn)澆混凝土，其尺寸達(dá)到必須解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，以最大限度的減少開裂影響的，即稱為大體積混凝土。日本建筑學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)（JASS5）的定義為：“結(jié)構(gòu)斷面最小尺寸在800 mm以上，水化熱引起混凝土內(nèi)的最高溫度與外界氣溫之差超過 25 %的混凝土，稱為大體積混凝土?！蔽覈鴮Υ篌w積混凝土定義為：混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小尺寸等于或大于l m，或預(yù)計(jì)會(huì)因水化熱引起混凝土內(nèi)外溫差過大而導(dǎo)致裂縫的混凝土。從我國對大體積混凝土的定義來看，對混凝土的裂縫控制技術(shù)措施要求是比較嚴(yán)格的。

2 目前大體積混凝土施工易遇到的裂縫問題

2.1 溫差裂縫

混凝土內(nèi)外部溫差過大會(huì)產(chǎn)生裂縫，主要影響因素是水泥水化熱引起的混凝土內(nèi)部和混凝土表面的溫差過大，特別是大體積混凝土更易發(fā)生此類裂縫。水泥在水化過程中要釋放出一定的熱量，而大體積混凝土結(jié)構(gòu)斷面較厚，表面系數(shù)相對較小。所以水泥發(fā)生的熱量聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散失。這樣混凝土內(nèi)部的水化熱無法及時(shí)散發(fā)出去，以至于越積越高，使內(nèi)外溫差增大，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。此時(shí)，混凝齡期短，抗拉強(qiáng)度很低。當(dāng)溫差產(chǎn)生的表面抗拉應(yīng)力超過混凝土極限抗拉強(qiáng)度，則會(huì)在混凝土表面產(chǎn)生裂縫。另外，大體積混凝土在施工階段，它的澆筑溫度隨著外界氣溫變化而變化，特別是氣溫驟降，會(huì)大大增加內(nèi)外層混凝土溫差，同樣會(huì)產(chǎn)生因溫差而產(chǎn)生的應(yīng)力裂縫。

2.2 收縮裂縫

收縮的主要影響因素是混凝土中的用水量和水泥用量，用水量和水泥用量越高，混凝土的收縮就越大。選用水泥品種的不同，干縮、收縮的量也不同。收縮混凝土中約20 %的水分是水泥硬化所必須的，而約80 %的水分要蒸發(fā)。多余水分的蒸發(fā)會(huì)引起混凝土體積的自然收縮。因此，混凝土收縮的主要原因是內(nèi)部水蒸發(fā)引起混凝土收縮。這種混凝土逐漸散熱和硬化過程引起的收縮，會(huì)產(chǎn)生很大的收縮應(yīng)力。如果產(chǎn)生的收縮應(yīng)力超過當(dāng)時(shí)的混凝土極限抗拉強(qiáng)度，就會(huì)在混凝土中產(chǎn)生收縮裂縫。在大體積混凝土里，即使水灰比并不低，自身收縮量值也不大，但是它與溫度收縮疊加到一起，就要使應(yīng)力增大，所以在水工大壩施工時(shí)早就將自身收縮作為一項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行測定和考慮。

2.3 安定性裂縫

安定性裂縫表現(xiàn)為龜裂，主要是因水泥安定性不合格而引起的。

3 基于裂縫控制的大體積混凝土施工技術(shù)要點(diǎn)

對于大體積混凝土施工，國家制定有相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范。在貫徹執(zhí)行技術(shù)規(guī)范的同時(shí)，要著重把握好以下幾個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)：

3.1 設(shè)計(jì)措施

（1）精心設(shè)計(jì)混凝土配合比。在保證混凝土具有良好工作性能的情況下，應(yīng)盡可能地降低混凝土的單位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水膠比）—摻（摻高效減水劑和高性能引氣劑）一高（高粉煤灰摻量）”的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，生產(chǎn)出高強(qiáng)、高韌性、中彈、低熱和高極拉值的抗裂混凝土。

（2）增配構(gòu)造筋提高抗裂性能。配筋應(yīng)采用小直徑、小間距。全截面的配筋率應(yīng)在0.3 %～0.5 %之間。

（3）避免結(jié)構(gòu)突變產(chǎn)生應(yīng)力集中，在易產(chǎn)生應(yīng)力集中的薄弱環(huán)節(jié)采取加強(qiáng)措施，在易裂的邊緣部位設(shè)置暗梁，提高該部位的配筋率，以提高混凝土的極限拉伸。

（4）在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮施工時(shí)的氣候特征，合理設(shè)置后澆縫，保留時(shí)間一般不小于60 d。如不能預(yù)測施工時(shí)的具體條件，也可臨時(shí)根據(jù)具體情況作設(shè)計(jì)變更。

3.2 合理選用建筑材料

3.2.1 選用合理的水泥品種標(biāo)號

水泥應(yīng)盡量選用水化熱低、凝結(jié)時(shí)間長的水泥。優(yōu)先采用中熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥、大壩水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥等。但是，水化熱低的礦渣水泥的析水性比其它水泥大，在澆筑層表面有大量水析出。這種泌水現(xiàn)象，不僅影響施工速度，同時(shí)影響施工質(zhì)量。在選用礦渣水泥時(shí)應(yīng)盡量選擇泌水性的品種，并應(yīng)在混凝土中摻人減水劑，以降低用水量。

3.2.2 砂石料的級配要合理

一般情況下，石料要采用連續(xù)級配，砂料采用中砂，并嚴(yán)控砂石料的空隙率、含泥量、吸水率及壓碎指標(biāo)。應(yīng)選擇線膨脹系數(shù)小、巖石彈模較低、表面清潔無弱包裹層、級配良好的骨料。采用線脹系數(shù)小的骨料對降低混凝土的線脹系數(shù)，降低溫度形變的作用十分顯著。砂、石含泥量控制在1 %以內(nèi)，并不得混有有機(jī)質(zhì)等雜物，杜絕使用海砂。

3.3 施工環(huán)節(jié)控制

3.3.1 澆注前

在拌和過程中，可通過加冰拌和冷卻骨料，達(dá)到降低混凝土溫度的目的。實(shí)踐證明，加冰拌和可降低3 ℃～4 ℃；冷卻骨料可降低 10 ℃以上。在運(yùn)輸方法方面，大體積混凝土不宜采用泵送，泵送限制了骨料的最大粒徑，且要求流動(dòng)度大，因而增大水泥漿用量，水化溫升高，不利于防裂。大體積混凝土應(yīng)宜用吊罐吊運(yùn)或其他運(yùn)輸方法。

3.3.2 澆注中

規(guī)范中有3種澆注方法：①全面分層澆筑，即在第一層全面澆筑全部澆筑完畢后，再回頭澆筑第二層，此時(shí)應(yīng)使第一層混凝土還未初凝，如此逐層連續(xù)澆筑，直至完工為止；②分段分層澆筑，即混凝土澆筑時(shí)，先從底層開始，澆筑至一定距離后澆筑第二層，如此依次向前澆筑其他各層；③斜面分層澆筑，即要求斜面的坡度不大于1/3，適用于結(jié)構(gòu)的長度大大超過厚度3倍的情況。混凝土從澆筑層下端開始，逐漸上移?；炷恋恼駬v也要適應(yīng)斜面分層澆筑工藝，一般在每個(gè)斜面層的上、下各布置一道振動(dòng)器。上面的一道布置在混凝土卸料處，保證上部混凝土的搗實(shí)。下面一道振動(dòng)器布置在近坡腳處，確保下部混凝土密實(shí)。隨著混凝土澆筑的向前推進(jìn)，振動(dòng)器也相應(yīng)跟上。不管采用哪種方法，振搗時(shí)間應(yīng)均勻一致，以表面泛漿為宜，間距要均勻，以振搗力度波及范圍重疊1/2為宜。澆注完畢后，表面要壓實(shí)、抹平，以防止表面裂縫。此外，應(yīng)盡量避開在太陽輻射較高的時(shí)間澆注，若由于工程需要在夏季施工，則盡量避開正午高溫時(shí)段，澆注盡量安排在夜間進(jìn)行。

3.3.3 養(yǎng)護(hù)與溫控

由于大體積混凝土的體積外形都比較大，因而散熱不均導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫的可能性相對較大，為此養(yǎng)護(hù)與溫控就顯得十分重要。當(dāng)混凝土澆注塊較厚時(shí)，可在澆注層內(nèi)預(yù)埋足夠數(shù)量的水管作為冷卻管，澆注結(jié)束后，通過低溫循環(huán)水進(jìn)行冷卻，降低結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度，減少內(nèi)外溫差，達(dá)到防裂目的。

4 結(jié)束語

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)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，影響建筑物的使用功能。對于大體積混凝土的溫控，事實(shí)上貫穿于整個(gè)施工過程。工程技術(shù)人員應(yīng)有針對性地采取各種有效措施來預(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。

1 陳理輝.地下室大體積混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用［J］.21世紀(jì)建筑材料，2009.6

2 鄒建文、徐 偉.超大體積承臺(tái)混凝土溫升形變影響因素應(yīng)用研究［J］.結(jié)構(gòu)工程師，2009.6

3 張宏濤、王玉龍、李改靈.大體積混凝土裂縫控制技術(shù)［J］.山東交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2009.4