試論大體積砼施工裂縫施工控制

王保嶺

【摘 要】隨著中國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，掀起建設(shè)高潮，大體積砼在各類構(gòu)筑中被廣泛應(yīng)用。本文主要就大體積砼施工普遍存在的質(zhì)量通病防治的技術(shù)、組織技巧進行探討。

【關(guān)鍵詞】大體積；混凝土；裂縫；控制

近年來，交通基礎(chǔ)建設(shè)得到迅猛發(fā)展，各地興建了大量的混凝土橋梁。在橋梁建造和使用過程中，有關(guān)因出現(xiàn)裂縫而影響工程質(zhì)量甚至導(dǎo)致橋梁垮塌的報道屢見不鮮。大體積砼混凝土開裂可以說是“常發(fā)病”和“多發(fā)病”，經(jīng)常困擾著橋梁工程技術(shù)人員。

1.產(chǎn)生裂縫的主要原因

1.1水泥水化熱

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散發(fā)出去，以至于越積越高，使內(nèi)外溫差增大。單位時間混凝土釋放的水泥水化熱，與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關(guān)，并隨混凝土的齡期而增長。由于混凝土結(jié)構(gòu)表面可以自然散熱，實際上內(nèi)部的最高溫度，多數(shù)發(fā)生在澆筑后的最初3～5天。

1.2外界氣溫變化

大體積混凝土在施工階段，外界氣溫的變化對防止大體積砼裂縫產(chǎn)生起著很大的影響。砼內(nèi)部的溫度是由澆筑溫度、水泥水化熱的絕熱溫升和結(jié)構(gòu)的散熱溫度等各種溫度疊加之和組成。澆筑溫度與外界氣溫有著直接關(guān)系，外界氣溫愈高，砼的澆注溫度也就會愈高。

1.3砼的收縮

砼在空氣中硬結(jié)時體積減小的現(xiàn)象稱為砼收縮。砼在不受外力的情況下的這種自發(fā)變形，受到外部約束時，將在砼中產(chǎn)生拉應(yīng)力，使得砼開裂。引起砼的裂縫主要有塑性收縮、干燥收縮和溫度收縮等三種。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固結(jié)硬過程中產(chǎn)生的體積變化，后期主要是砼內(nèi)部自由水分蒸發(fā)而引起的干縮變形。

2.澆筑前的準備工作

影響混凝土收縮，主要是水泥品種、混凝土配合比、外加劑和摻合料的品種以及施工工藝（特別是養(yǎng)護條件）等。

2.1材料選擇

本工程采用商品混凝土澆筑。對主要材料要求

2.1.1水泥

考慮普通水泥水化熱較高，特別是應(yīng)用到大體積混凝土中，大量水泥水化熱不易散發(fā)，在混凝土內(nèi)部溫度過高，與混凝土表面產(chǎn)生較大的溫度差，便混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。因此確定采用水化熱較低的礦渣硅酸鹽水泥，標號為525號，通過摻加合適的外加劑以改善混凝土的性能，提高其抗?jié)B能力。

2.1.2粗骨料

采用碎石，粒徑5～25毫米，含泥量不大于1%。選用粒徑較大、級配良好的石子配制的混凝土，和易性較好，抗壓強度較高，同時可以減少用水量及水泥用量，從而使水泥水化熱減少，降低混凝土溫升。

2.1.3細骨料

采用中砂，平均粒徑大于0.5毫米，含泥量不大于5%。選用平均粒徑較大的中、粗砂拌制的混凝土比采用細砂拌制的混凝土可減少用水量10%左右，同時相應(yīng)減少水泥用量，使水泥水化熱減少，降低混凝土溫升，并可減少混凝土收縮。

2.1.4粉煤灰

由于混凝土的澆筑方式為泵送，為了改善混凝土的和易性便于泵送，考慮摻加適量的粉煤灰。粉煤灰的摻量控制在10以內(nèi)。

2.1.5外加劑

每立方米混凝土2公斤減水劑可降低水化熱峰值，對混凝土收縮有補償功能，可提高混凝土的抗裂性。

2.2混凝土配合比

2.2.1混凝土采用攪拌站供應(yīng)的商品混凝土，要求混凝土攪拌站提前做好混凝土試配。

2.2.2混凝土配合比應(yīng)提高試配確定。按照國家現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》、《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》及《粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》中的有關(guān)技術(shù)要求進行設(shè)計。

2.2.3粉煤灰采用外摻法時僅在砂料中扣除同體積的砂量。另外應(yīng)考慮到水泥的供應(yīng)情況，以滿足施工的要求。

3.澆筑時采取的措施

澆筑方案，除應(yīng)滿足每一處混凝土在初凝以前就被上一層新混凝土覆蓋并搗實完畢外，還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)大小、鋼筋疏密、預(yù)埋管道和地腳螺栓的留設(shè)、混凝土供應(yīng)情況以及水化熱等因素的影響，常用方法有以下幾種：

3.1全面分層

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。采用這種方案，適用于結(jié)構(gòu)平面尺寸一般不宜太大，施工時從短邊開始，沿長邊推進比較合適。必要時可分成兩段，從中間向兩端或從兩端向中間同時進行澆筑。

3.2分段分層混凝土澆筑

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。由于總的層數(shù)較多，所以澆筑到頂后，第一層末端的混凝土還未初凝，又可以從第二段依次分層澆筑。這種方案適用于單位時間內(nèi)要求供應(yīng)的混凝土較少，結(jié)構(gòu)物厚度不太大而面積或長度較大的工程。

3.3斜面分層

要求斜面的坡度不大于1/3，適用于結(jié)構(gòu)的長度超過厚度3倍的情況。混凝土從澆筑層下端開始，逐漸上移。

4.養(yǎng)護階段注意事項

大體積混凝土養(yǎng)護時要注意溫度控制。不僅要滿足強度增長的需要，還應(yīng)通過人工的溫度控制，防止因溫度變形引起混凝土的開裂。

混凝土養(yǎng)護階段的溫度控制應(yīng)遵循以下幾點：

4.1混凝土的中心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差值均應(yīng)小于20℃；當結(jié)構(gòu)混凝土具有足夠的抗裂能力時，不大于25℃～30℃。

4.2混凝土拆模時，混凝土的溫差不超過20℃。其溫差應(yīng)包括表面溫度、中心溫度和外界氣溫之間的溫差。

4.3采用內(nèi)部降溫法來降低混凝土內(nèi)外溫差。

4.4保溫法是在結(jié)構(gòu)物外露的混凝土表面以及模板外側(cè)覆蓋保溫材料，在緩慢的散熱過程中，使混凝土獲得必要的強度，以控制混凝土的內(nèi)外溫差小于20℃。

4.5混凝土表層布設(shè)抗裂鋼筋網(wǎng)片，防止混凝土收縮時產(chǎn)生干裂。

在大體積混凝土施工時掌握住它的基本知識，并根據(jù)實際采取有效措施，會使施工質(zhì)量得到很好的保證。

5.結(jié)束語

綜上所述，雖然大體積砼很容易產(chǎn)生裂縫，但是大量的科學(xué)研究以及成功的工程實例都表明，只要我們在設(shè)計、施工工藝、材料選擇以及后期的養(yǎng)護過程中能夠充分考慮的各種因素的影響，還是完全可以避免危害結(jié)構(gòu)的裂縫的產(chǎn)生。

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