大體積混凝土施工裂縫控制技術(shù)

摘 要：大體積混凝土施工的裂縫影響建筑物的抗?jié)B性能和外觀質(zhì)量甚至還會(huì)影響建筑結(jié)構(gòu)的安全，是大體積混凝土施工迫切需要解決的關(guān)鍵問題。本文詳細(xì)闡述了大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，并提出了針對(duì)性的解決措施，實(shí)踐證明是有效的，為控制和減少大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的提高了有效的途徑。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土；施工；裂縫

1 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

大體積混凝土結(jié)構(gòu)的整體性要求高，施工時(shí)一般要求一次性整體澆筑。澆筑后，水泥因水化反應(yīng)引起水化熱，由于混凝土體積大，內(nèi)部與表面散熱速率不一樣，聚集在內(nèi)部的水泥水化熱不容易散發(fā)，混凝土內(nèi)部溫度將顯著升高，而混凝土表面則散熱較快，與混凝土內(nèi)部產(chǎn)生較大的溫度差，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。同時(shí)在澆筑初期混凝土的彈性模量和強(qiáng)度很低，對(duì)水化熱急劇溫升引起的變形約束不大，溫度應(yīng)力比較小。隨著混凝土齡期的增長，其彈性模量和強(qiáng)度相應(yīng)提高，對(duì)混凝土降溫收縮變形的約束越來越強(qiáng)，即產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力，當(dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度不能抵抗溫度應(yīng)力時(shí)，即產(chǎn)生裂縫。大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的形式和種類有很多，要根本解決大體積混凝土中裂縫問題，還是需要從大體積混凝土裂縫的形成原因入手。大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因歸納起來主要有：（1）原材料方面。①粗細(xì)集料含泥量過大，造成混凝土收縮增大。集料顆粒級(jí)配不良或采取不恰當(dāng)?shù)拈g斷級(jí)配，容易造成混凝土收縮的增大，誘導(dǎo)裂縫的產(chǎn)生。②骨料粒徑越細(xì)，混凝土單方用灰量、用水量增多，收縮量增大。③混凝土外加劑、摻和料選擇不當(dāng)、或摻量不當(dāng)，嚴(yán)重增加混凝土的收縮。④水泥品種原因：礦渣硅酸鹽水泥收縮比普通硅酸鹽水泥收縮大、粉煤灰及礬土水泥收縮值較小、快硬水泥收縮大。（2）混凝土方面。①混凝土配合比。水泥等級(jí)或品種選用不當(dāng)；配合比中水灰比（水膠比）過大；水泥用量越大、用水量越高，表現(xiàn)為水泥漿體積越大、坍落度越大，收縮越大；配合比設(shè)計(jì)中砂率、水灰比選擇不當(dāng)造成混凝土和易性偏差，導(dǎo)致混凝土離析、泌水、保水性不良，增加收縮值；配合比設(shè)計(jì)中混凝土膨脹劑摻量選擇不當(dāng)。②混凝土結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)中的斷面突變而產(chǎn)生的應(yīng)力集中所產(chǎn)生的構(gòu)件裂縫；對(duì)構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力不當(dāng)，造成構(gòu)件的裂縫（偏心、應(yīng)力過大等）；構(gòu)造鋼筋配置過少或過粗等引起構(gòu)件裂縫；未充分考慮混凝土構(gòu)件的收縮變形； 采用的混凝土等級(jí)過高，造成用灰量過大，對(duì)收縮不利；荷載收縮，使用環(huán)境溫度變化，管線配置不當(dāng)，保護(hù)層厚度不足，抗溫度收縮配筋不足等；混凝土在硬化過程中，由于水分蒸發(fā)、體積逐漸縮小，產(chǎn)生收縮，而板的四周由于受到支座的約束，不能自由伸展，當(dāng)混凝土的收縮所引起板的約束應(yīng)力超過一定程度時(shí)，必然引起開裂。（3）施工方面。①現(xiàn)場(chǎng)澆搗混凝土?xí)r，振搗或插入不當(dāng)，漏振、過振或振搗棒抽撤過快，均會(huì)影響混凝土的密實(shí)性和均勻性，誘導(dǎo)裂縫的產(chǎn)生。②高空澆注混凝土，風(fēng)速過大、烈日暴曬，混凝土收縮值大。③對(duì)大體積混凝土工程，缺少兩次抹面，易產(chǎn)生表面收縮裂縫。④大體積混凝土澆筑，對(duì)水化計(jì)算不準(zhǔn)、現(xiàn)場(chǎng)混凝土降溫及保溫工作不到位，引起混凝土內(nèi)部溫度過高或內(nèi)外溫差過大，混凝土產(chǎn)生溫度裂縫。

2 控制大體積混凝土裂縫的措施

（1）選擇好原材料。①優(yōu)選水泥。在大體積混凝土的施工過程中，對(duì)水泥的選擇十分重要。不同品牌、類型的水泥其組織各不相同，因此配置出的混凝土的性能也不盡相同，一般大體積混凝土工程在澆筑初期發(fā)生開裂的最重要原因就是由于混凝土的內(nèi)部溫度升高與收縮而造成的。通過對(duì)大體積混凝土的選材及配合比的控制，在大體積混凝土結(jié)構(gòu)中加入外加劑，盡量減少水泥和水的用量，以減少水化熱現(xiàn)象引起的收縮變形。為了降低水化熱，優(yōu)先采用水化熱較低的中熱或低熱水泥、礦渣水泥、粉煤灰水泥，由于水泥的水化熱是礦物成分與細(xì)度的函數(shù)，要降低水泥的水化熱，主要是選擇適宜的礦物組成和調(diào)整水泥的細(xì)度模數(shù)。②優(yōu)選粗細(xì)集料。由于在大體積混凝土結(jié)構(gòu)中涉及的配筋較密且多，因此為了確?；炷恋木o密填充，應(yīng)加強(qiáng)石子中最大粒徑及其粗細(xì)集料級(jí)配，如果石子的粒徑過大，石子就可能卡在鋼筋中，而砂漿的收縮度大于混凝土的收縮度，拆模后就很可能在鋼筋下方造成裂縫。在滿足強(qiáng)度性和施工性的前提下，采用盡量低的砂率，使混凝土中有足夠的粗骨料。一定的粗骨料含量，可以有效的改善混凝土的抗裂能力；在保證混凝土級(jí)配正常的情況下，應(yīng)盡量增大粗細(xì)集料粒徑，可減少用水量，相同水灰比的情況下，減少了水泥用量，有利于減少水化熱的產(chǎn)生；同時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制粗細(xì)集料的含泥量。③摻加粉煤灰。摻加粉煤灰可降低水泥用量，減少大體積混凝土的水化熱溫升。眾所周知，粉煤灰與水泥水化產(chǎn)物發(fā)生“二次水化反應(yīng)”，粉煤灰的火山灰反應(yīng)較水泥水化遲緩，從而使體系的發(fā)熱速率降低，使水泥的水化熱在一定程度上延緩釋放，這對(duì)大體積混凝土的溫控極為有利。④ 摻加緩凝型高效減水劑。緩凝型高效減水劑有效延緩水化熱的釋放，降低水化熱放熱峰值，使混凝土水化熱釋放趨于平緩，避免中心部位混凝土溫度急劇上升導(dǎo)致溫差增大。緩凝型高效減水劑的摻入，可大大減緩水泥的水化放熱速率，有利于混凝土的溫控，這對(duì)大體積混凝土溫度的均勻性是非常有利的。⑤摻加膨脹劑?？刹捎门蛎泟﹣砜刂苹炷亮芽p的產(chǎn)生。膨脹劑具有膨脹作用，可通過補(bǔ)償混凝土收縮有效防止混凝土裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展，增進(jìn)混凝土的密實(shí)度，提高抗?jié)B性能。（2）進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。①應(yīng)盡量避免結(jié)構(gòu)斷面突變帶來的應(yīng)力集中。如因結(jié)構(gòu)或造型方面原因等而不得以時(shí)，應(yīng)充分考慮采用加強(qiáng)措施。②積極采用補(bǔ)償收縮混凝土技術(shù)。 在常見的混凝土裂縫中，有相當(dāng)部分都是由于混凝土收縮而造成的。要解決由于收縮而產(chǎn)生的裂縫，可在混凝土中摻用膨脹劑來補(bǔ)償混凝土的收縮。 ③大體積混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)除配置滿足承載力和構(gòu)造要求的鋼筋外，還應(yīng)增配抵抗水化熱引起的溫度應(yīng)力及控制裂縫開展的鋼筋。配筋時(shí)應(yīng)盡可能采用小直徑、小間距。為了保證每個(gè)澆筑層上下均有溫度筋，溫度筋分布細(xì)密，一般用φ8鋼筋，雙向配筋，間距15cm。這樣可以增強(qiáng)抵抗溫度應(yīng)力的能力。上層鋼筋的綁扎，應(yīng)在澆筑完下層混凝土之后進(jìn)行。④在易產(chǎn)生應(yīng)力集中的薄弱環(huán)節(jié)采取加強(qiáng)措施。如，在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)角和孔洞處增加構(gòu)造加強(qiáng)筋。（3）施工方面。①混凝土的拌制。冬季施工中混凝土往往要加防凍劑，加熱水。但大體積混凝土極力要降低的就是混凝土的熱量，因此混凝土冬期人模的溫度一般要控制在5℃左右。夏季大體積混凝土拌制時(shí)應(yīng)采用溫度較低的地下水，砂石骨料采用遮陽、淋水等降溫措施，使用的水泥應(yīng)冷卻7天以上。拌制時(shí)嚴(yán)格控制混凝土的坍落度。②混凝土的澆筑?；炷恋臐仓捎梅謱舆B續(xù)澆筑或推移式連續(xù)澆筑，不留施工縫?；炷恋臄備伜穸葢?yīng)根據(jù)所用振搗器的作用深度及混凝土的和易性確定，泵送混凝土攤鋪厚度不大于600mm，普通混凝土攤鋪厚度不大于400mm。在澆筑過程中應(yīng)遵循“同時(shí)澆搗、分層推進(jìn)、一次到頂、循序漸進(jìn)”的成熟工藝。振搗時(shí)重點(diǎn)控制兩點(diǎn)即混凝土流淌的最近點(diǎn)和最遠(yuǎn)點(diǎn)。高頻振動(dòng)棒要垂直插入，快插慢撥，插點(diǎn)交錯(cuò)均勻布置。在振搗上一層混凝土?xí)r應(yīng)插入下一層以消除兩層間的接縫，同時(shí)在振搗上層混凝土?xí)r以表面呈水平并出現(xiàn)水泥漿及不再出現(xiàn)氣泡、不再明顯沉落為宜。采用二次振搗技術(shù)當(dāng)澆筑后的混凝土即將凝結(jié)時(shí)，給予再振搗以提高密實(shí)度，減少混凝土塊體內(nèi)部的微裂縫和提高強(qiáng)度和抗?jié)B性能。在混凝土澆筑過程中須采取有效措施排除表面泌水，提高混凝土質(zhì)量，減少表面裂縫。在混凝土澆筑后終凝前，宜對(duì)混凝土表面進(jìn)行二次壓光，以減少塑性變形所引起的表面裂縫?；炷恋臐仓^程中應(yīng)及時(shí)清理泌水，以免降低混凝土的質(zhì)量。混凝土的澆筑時(shí)間應(yīng)避開一天中的高溫低溫時(shí)段，宜選在傍晚。③控制入模溫度，敷設(shè)冷卻循環(huán)水管?；炷恋娜肽囟戎富炷吝\(yùn)輸至澆筑時(shí)的溫度，降低混凝土的入模溫度措施是用冷水對(duì)粗骨料進(jìn)行沖洗，選擇在夜間澆筑混凝土，混凝土入模溫度控制在了24℃以內(nèi)。在大體積混凝土中分層并相隔一定間距布置冷卻水管，當(dāng)發(fā)現(xiàn)進(jìn)出水口溫差過大或過少，或者水溫與混凝土內(nèi)部溫度的差值超過25℃時(shí)，及時(shí)啟用冷卻循環(huán)水管，并調(diào)整水溫或流量，防止水管周圍產(chǎn)生溫度裂縫。④ 搞好溫度檢測(cè)。大體積混凝土測(cè)溫工作在混凝土澆灌開始進(jìn)行，7天內(nèi)每2小時(shí)測(cè)試一次，7天后每4小時(shí)測(cè)試一次，測(cè)溫天數(shù)30天，在澆筑混凝土前預(yù)埋溫度傳感片和測(cè)溫儀，一般布置上中下三個(gè)混凝土內(nèi)部測(cè)溫點(diǎn)，從澆筑開始測(cè)溫，澆筑完后，根據(jù)溫控指標(biāo)，及時(shí)調(diào)整保溫、保濕等養(yǎng)護(hù)條件?；炷恋膬?nèi)部溫度與表面溫度之間、混凝土表面溫度與室外最低氣溫之間的溫差均應(yīng)小于20℃；測(cè)溫工作24小時(shí)連續(xù)進(jìn)行，專人負(fù)責(zé)，認(rèn)真記錄所測(cè)數(shù)據(jù)，并由施工現(xiàn)場(chǎng)人員配合，以保證測(cè)溫工作順利進(jìn)行；測(cè)溫工作應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，直至溫度變化滿足控制要求范圍后，方可停止測(cè)溫；測(cè)溫時(shí)，若發(fā)現(xiàn)混凝土內(nèi)部最高溫度與表面溫度之差達(dá)到25℃或溫度異常，應(yīng)及時(shí)采取措施控制溫差。⑤ 施工縫的處理。施工縫一般應(yīng)設(shè)在墻板和底板交接處以上20～30cm處，在二次澆筑前應(yīng)做到清除接縫表面的浮漿以及松動(dòng)的石子，均勻露出粗骨料用壓力水沖洗混凝土表面的雜物，充分濕潤但不得留有積水對(duì)非泵送混凝土應(yīng)采取接漿措施。⑥ 混凝土的養(yǎng)護(hù)?；炷恋臐仓笤谄浔砻骜R上覆蓋一層塑料薄膜，然后長時(shí)間地澆水養(yǎng)護(hù)，時(shí)間越長越好，不宜少于7天。拆模后應(yīng)采取預(yù)防突然降溫和劇烈干燥的措施?；炷帘M可能晚拆模，拆模后混凝土表面溫度不應(yīng)下降15℃以上。

3 結(jié)語

某寬12.4m、長36.2m的單個(gè)橋承臺(tái)的1710m3的C30混凝土要求一次性澆筑完成。施工中針對(duì)大體積混凝土裂縫開裂原因，水泥采用摻合粉煤灰和礦粉的普硅P.0.42.5水泥，細(xì)骨料采用不含有黏土團(tuán)的細(xì)度模量2.6左右、含泥量小于1.5%、SO3含量小于1%的中砂。粗骨料采用1～3cm碎石。外加劑采用博特牌SFG高效緩凝減水劑，嚴(yán)格控制材料質(zhì)量、配合比，施工中混凝土采用30cm分層澆筑，拌合采用14℃冷水，采用上下3層循環(huán)冷卻水管以降低承臺(tái)中心的溫度，采用模板表面掛兩層草袋，外裹塑料布的方法進(jìn)行溫度控制，施工中振搗棒插入下一層50mm以上，逐車檢查混凝土坍落度，凡不合格者不得使用，嚴(yán)禁現(xiàn)場(chǎng)加水增加坍落；強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%以上，混凝土中心與最低溫度處溫差不大于25℃，預(yù)計(jì)拆模后混凝土表面溫降不超過9℃以上才允許拆模。拆模后立即用塑料布覆蓋，并澆水保持混凝土表面濕潤直至28d。采取上述措施有效的防止了承臺(tái)裂縫的產(chǎn)生，保證了工程質(zhì)量，表明本文提出的大體積混凝土施工裂縫控制技術(shù)是成功的，可供同類工程施工參考。

參考文獻(xiàn)

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[2]賈珍則.淺談大體積混凝土裂縫成因及控制[J].中國西部科技，2010，09（23）.

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作者簡介：楊俊巖，男，（1980-），本科，工程師，主要從事道路、橋梁、隧道施工。