大體積防水混凝土無冷縫無裂縫施工技術(shù)探究

栗昕

摘要：混凝土施工出現(xiàn)冷縫裂縫問題，影響了施工進(jìn)度和工程質(zhì)量，文章通過工程實(shí)例對建筑混凝土施工中出現(xiàn)的冷縫裂縫進(jìn)行了分析，并結(jié)合實(shí)際情況提出了相應(yīng)的解決措施，以做好混凝土養(yǎng)護(hù)工作。

關(guān)鍵詞：大體積；混凝土；防水；裂縫；冷縫

中圖分類號：TU755文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-8937（2011）22-0152-02

1工程概況

信陽某工程為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，建筑面積11 400 m2。底層系半地下室建筑，基礎(chǔ)埋深-4.1 m，為鋼筋混凝土整板基礎(chǔ)，其混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級為C28，抗?jié)B等級為S8級，基礎(chǔ)長78 m，寬33 m，厚1 m。整個(gè)基礎(chǔ)混凝土量為2 850 m3，設(shè)計(jì)要求橫向設(shè)置一道后澆帶，為民用建筑在體積混凝土基礎(chǔ)。

2分析可能產(chǎn)生的裂縫

2.1大體積混凝土水化熱引起的裂縫

①貫穿性裂縫。木體積混凝土澆筑初期混凝土處于溫度上升階段，一段時(shí)間以后，混凝土逐漸降溫，由于溫差及混凝土水份蒸發(fā)必將引起其體積收縮變形，這個(gè)變形到地基和結(jié)構(gòu)邊界條件的約束時(shí)又引起拉應(yīng)力，當(dāng)這個(gè)應(yīng)力超過相應(yīng)齡期混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土截面就會產(chǎn)生貫穿性裂縫。

②表面裂縫。大體積混凝土澆筑后，由于水泥水化作用產(chǎn)生大量水化熱，而混凝土的導(dǎo)熱性能很差，致使混凝土內(nèi)外溫差較大，特別是早齡期，混凝土溫度升高較快，其內(nèi)部溫度不斷上升，從而形成中心溫度高、表面溫度低這樣一個(gè)溫度梯度，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)這個(gè)拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土表面就產(chǎn)生裂縫。

2.2混凝土初期裂縫

①混凝土塌落引起的裂縫。由于基礎(chǔ)厚度較大，混凝土澆筑尚未凝固期間，主要沿鋼筋向在混凝土表面產(chǎn)生裂縫，這主要是由于混凝土澆筑后在鋼筋正上面與其周圍發(fā)生了收縮下沉不同而產(chǎn)生。另外，模板移動和固定不牢時(shí)也可能造成這種裂縫。這種裂縫的特點(diǎn)是裂縫較寬，在它出現(xiàn)后立即抹平可以得到修補(bǔ)，但如果不及時(shí)修補(bǔ)，混凝土凝固后將形成表面裂縫，而且在混凝土降溫過程中，可能發(fā)展為貫穿性裂縫。

②塑性收縮性裂縫。由于基礎(chǔ)平面尺寸大，當(dāng)混凝土尚未凝固時(shí)，其表面干燥過快，容易引起塑性收縮裂縫。

2.3混凝土后期裂縫

普通混凝土在硬化過程中，會產(chǎn)生因干縮而引起的體積變化，特別是本工程整板基礎(chǔ)完成后，為滿足上部結(jié)構(gòu)的施工要求，不可能很快回填土，這期間突然遇短期內(nèi)大幅度的升降溫，很容易產(chǎn)生后期干縮裂縫。

3控制混凝土裂縫的主要措施

①對于大體積混凝土基礎(chǔ)，為了防止產(chǎn)生溫差裂縫，一般都優(yōu)先采用水化熱較低的礦渣水泥。但我們卻選擇了525號普通水泥，這是因?yàn)椋夯A(chǔ)設(shè)計(jì)要求為S8級抗?jié)B，對有抗?jié)B要求的混凝土應(yīng)優(yōu)先選用普通水泥板；按施工總進(jìn)度計(jì)劃要求，澆筑混凝土?xí)r正處在冬季，環(huán)境氣溫較低，故應(yīng)優(yōu)先考慮選用抗凍性較好的普通水泥；混凝土中滲入減水劑，對改善混凝土和易性，提高混凝土密實(shí)性，降低用水量，延緩混凝土凝結(jié)時(shí)間，減小水泥水化熱釋放速度等有一定作用。有關(guān)資料表明：在普通水泥中摻入減水劑，能節(jié)約水泥高達(dá)15%，超過礦渣水泥的節(jié)約量，因此相同強(qiáng)度等級的混凝土選用普通水泥要比礦渣水泥用量小，這樣普通水泥比礦渣水泥水化熱高的弱點(diǎn)抗摻入減水劑后得到了一定程度改善。另外，礦渣水泥還有泌水性和干縮性變形大等特點(diǎn)，因此最終選用了普通水泥。

②選擇合適的砂石級配，嚴(yán)格控制砂石含泥量。僅從降低大體積混凝土水化熱角度來考慮，應(yīng)選用粒徑較大的石子，這樣可以減少用水量，降低水泥用量，減少混凝土水化熱，同時(shí)還有減少混凝土凝結(jié)收縮，泌水干縮等效果。但粗骨料過大，易引起混凝土拌合物離析，同時(shí)泵送混凝土對石子最大料徑也有一定限制，因此必須合理選擇石子粒徑。結(jié)合以上因素并參照有關(guān)資料，經(jīng)過試配以后我們選用0.5~4 cm和2~4 cm兩種級配石子。

砂以中砂為宜，粗砂保水性差，細(xì)砂干縮性大，容易產(chǎn)生微裂紋。由試驗(yàn)資料可知，中砂可減少用水量及水泥用量，因此降低了混凝土溫升，減少了混凝土收縮。由于采用泵送混凝土，還應(yīng)行當(dāng)提高砂率。

砂石中塵屑、淤泥和粘土的含量往往較高。它們附于砂石表面，阻礙水泥與砂石的粘結(jié)，這不僅增加混凝土收縮，同時(shí)也降低了混凝土抗拉強(qiáng)度及抗凍性，對混凝土抗裂十分不利，因此必須嚴(yán)格控制砂石含泥量。參照有關(guān)資料，對砂石含泥量分別控制在2%~1%范圍內(nèi)。最后經(jīng)過計(jì)算和試配確定混凝土配比。

③注重混凝土澆筑方法，加強(qiáng)混凝土振搗。大體積防水混凝土澆筑方法應(yīng)根據(jù)整體連續(xù)澆筑的原則要求，結(jié)合結(jié)構(gòu)物大小、混凝土初凝時(shí)間及混凝土供應(yīng)條件等具體情況，選擇澆筑方法。一般有三種方法：全面分層法、分段分層法、斜面分層法。由于本基礎(chǔ)澆筑平面大，連續(xù)澆筑長度分別56 m和50 m,超過了我國現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中關(guān)于中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距為30 cm的規(guī)定，針對上述情況，在混凝土材料的配制、泵送混凝土工藝、混凝土溫度應(yīng)力計(jì)算與溫控措施等方面做了多方案比較，在澆筑混凝土過程中采取以下做法。

其一，分段分兩層澆筑混凝土，由下到上成斜坡開逐層澆筑向后推進(jìn)，分層澆筑，分層振實(shí)，并保證分層段混凝土在初凝前結(jié)合好，不致形成施工縫。其二，混凝土中摻入PTT緩凝減水劑后，所配制的混凝土初凝時(shí)間為5 小時(shí)30分。采用一臺混凝土泵輸送混凝土，在避免產(chǎn)生冷縫的條件下盡量放慢澆筑速度，每一段混凝土澆筑寬度約1.5 m，基本保持5 h完成一段，使混凝土成型段始終在較小間距內(nèi)，避免或減少由于一次混凝土平面很大所產(chǎn)生塑性收縮裂縫。同時(shí)由于澆筑速度很慢，利用普通水泥水化作用較快，水化熱出現(xiàn)較早的現(xiàn)象，可使各階段混凝土能充分放熱，從而能降低混凝土內(nèi)部最高溫升，防止產(chǎn)生溫度裂縫。

選用插入式振動器，嚴(yán)格控制振搗時(shí)間。實(shí)際施工時(shí)振搗手分為兩組，一組振搗澆筑點(diǎn)處混凝土，另一組振搗斜坡處混凝土，保證插點(diǎn)均勻，以免造成混亂而發(fā)生漏振，每次移動距離不大于振動棒作用的1.5倍，在振搗上層混凝土?xí)r插入下層混凝土5 cm以上，消除兩層間的接縫，且重點(diǎn)加強(qiáng)在混凝土自然斜坡的頭尾部位進(jìn)行振搗，確保上下兩層鋼筋網(wǎng)處的混凝土得以密實(shí)，并在振動界線以前給予二次振搗，提高混凝土與鋼筋的握裹力，增強(qiáng)混凝土基礎(chǔ)的抗裂性能?；炷琳駬v完成后，其表面用鐵鍬拍實(shí)。用括尺進(jìn)一步括平，用木楔槎毛，待混凝土收水后再第二次用木楔將混凝土表面槎平整，并使表面成為毛面，避免混凝土產(chǎn)生初期裂縫。

4結(jié)合測溫情況，做好混凝土養(yǎng)護(hù)工作

4.1溫度計(jì)算

混凝土澆筑后隨著齡期的增長，內(nèi)部溫度由上升而逐漸下降，從而引起混凝土應(yīng)力變化，根據(jù)實(shí)測溫度數(shù)據(jù)，可計(jì)算出相應(yīng)齡期的溫度應(yīng)力。我們通過計(jì)算楞知降溫和收縮產(chǎn)生的應(yīng)力不會引起整板基礎(chǔ)的貫穿性裂縫。

4.3混凝土養(yǎng)護(hù)

大體積混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)的溫度控制通常有兩種方法，即降溫法和保溫法，降溫法是采取一定措施降低混凝土內(nèi)部溫度；而保溫法則是通過保溫材料，以提高混凝土表面及四周散熱面的溫度。兩種方法目的都是要把混凝土內(nèi)外溫度差控制在一定的范圍內(nèi)。通過計(jì)算及實(shí)測可知，混凝土內(nèi)部溫度不高，中心溫度和表面溫度差最大值為24℃，符合有關(guān)規(guī)定關(guān)于控制混凝土中心和混凝土表面溫差值不得大于25℃的規(guī)定。

因此采取在混凝土凝結(jié)且表面覆蓋草袋，充分澆水濕潤，并按照《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》的要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。混凝土早期養(yǎng)護(hù)非常重要，但后期養(yǎng)護(hù)工作也不可忽視，為了保證混凝土后期不產(chǎn)生裂縫，我們也采取了相應(yīng)措施，即對于地下室墻板外圍整板基礎(chǔ)在有關(guān)部門驗(yàn)收后盡快回填土，對于基礎(chǔ)起到一定保濕作用，防止大氣溫差產(chǎn)生后期干縮裂縫。對于地下室內(nèi)的整板基礎(chǔ)，我們將根據(jù)環(huán)境氣候情況，采取延長覆蓋草袋與澆水養(yǎng)護(hù)時(shí)間的辦法，來保證后期不出現(xiàn)裂縫。

5說明與探討

①環(huán)境溫度與混凝土溫度的關(guān)系。環(huán)境溫度影響混凝土溫度高低，由于設(shè)計(jì)修改等原因，澆筑基礎(chǔ)大體積混凝土比原計(jì)劃推遲，兩次混凝土分別在4月初及5月初進(jìn)行，在這一個(gè)月時(shí)間內(nèi)環(huán)境平均氣溫為15℃~30℃，這對于大體積混凝土避免產(chǎn)生裂縫十分有利。因?yàn)榛炷羶?nèi)部的溫度是水化熱的絕熱溫升、澆筑溫度和結(jié)構(gòu)物的散溫降等各種溫度的疊加，如果外界氣溫愈高，混凝土澆筑溫度也愈高，混凝土內(nèi)部的溫度必然也高，這僅會造成混凝土內(nèi)部最高溫度很高，延續(xù)時(shí)間較長，同時(shí)也增加了混凝土的降溫幅度，這對于大體積混凝土是很不利的。

②環(huán)境溫度影響混凝土內(nèi)高溫峰值出現(xiàn)時(shí)間。水化熱與外界氣溫有關(guān)，氣溫較高時(shí)水化熱不易散。所以水化熱溫升較快，高溫峰值出現(xiàn)較早，從兩次澆筑混凝土測溫情況也反映出這一規(guī)律，澆筑第一部分混凝土?xí)r外界氣溫較低，最高溫度基本在40 h左右產(chǎn)生，一個(gè)月后澆筑第二部分底板時(shí)，外界氣溫高出第一次10℃左右，最高溫升產(chǎn)生提前近20 h?？梢姡饨鐨鉁赜?，混凝土高峰值出現(xiàn)愈早，反之亦然。

③改進(jìn)振搗工藝?；炷烈淮握駬v完成后，其內(nèi)仍存在著相當(dāng)數(shù)量的孔隙和氣泡，粗骨料和鋼筋下面還存在少量積水，影響混凝土、砂漿與粗骨料、鋼筋的粘結(jié)，對于澆筑后的混凝土，在振動界限以前給予二次振搗，能夠消除沉陷的影響，減少塑性收縮裂縫和內(nèi)部孔隙，增加混凝土的密實(shí)性，提高混凝土抗?jié)B性能。在澆筑上層混凝土?xí)r，先對下層混凝土進(jìn)行二次振搗，這樣可使兩層混凝土結(jié)合良好，保證結(jié)構(gòu)混凝土的均質(zhì)連續(xù)性，從而可使混凝土抗壓強(qiáng)度提高10%~20%左右。

6結(jié)語

有關(guān)因出現(xiàn)冷縫裂縫而影響工程的質(zhì)量甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)垮塌的事故也時(shí)有發(fā)生，各種形式的裂縫，破壞其整體性，危及建筑物以及人生的安全；關(guān)系到千家萬戶的生命財(cái)產(chǎn)安全，因此大體積的混凝土防裂問題受到重視

在整個(gè)基礎(chǔ)澆筑過程中嚴(yán)格按方案實(shí)施，基礎(chǔ)混凝土澆筑完至今，混凝土無冷縫，里實(shí)外光，強(qiáng)度等級及抗?jié)B等級均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蔡有釗.大體積混凝土施工質(zhì)量控制.山西建筑,2007,(13).