大體積混凝土裂縫控制措施淺析

郭婧

摘要：簡(jiǎn)要介紹大體積混凝土的特點(diǎn)，簡(jiǎn)析大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因，在此基礎(chǔ)上提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)措施、施工技術(shù)措施、以及原材料措施，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際著重介紹施工技術(shù)控制措施，對(duì)裂縫的控制提供一定的理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土；裂縫；預(yù)防；控制

近年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和建筑技術(shù)的快速發(fā)展，建筑規(guī)模不斷擴(kuò)大，大型現(xiàn)代化技術(shù)設(shè)施或構(gòu)筑物不斷增多，而混凝土結(jié)構(gòu)以其強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)日益受到人們的采用，大體積混凝土逐漸成為構(gòu)成大型設(shè)施或構(gòu)筑物主體的重要組成部分。大體積混凝土施工日益增多而施工中普遍會(huì)遇到裂縫控制問題，成為工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量及安全隱患。本文結(jié)合我公司施工的車輛段經(jīng)濟(jì)適用房項(xiàng)目，著重從施工技術(shù)措施方面來(lái)探討大體積混凝土施工中如何嚴(yán)格控制裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。

一、建筑工程大體積混凝土的特性

對(duì)于大體積混凝土目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)確切的定義，根據(jù)《JGJ55-2000 普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》上，定義大體積混凝土為：混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小尺寸等于或大于1m，或預(yù)計(jì)會(huì)因水泥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。

二、大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

目前大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的主要原因是由于混凝土發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生大量的水化熱，引起內(nèi)部和外部的溫差過大，以及混凝土在逐漸散熱和硬化過程中消耗水分，導(dǎo)致體積的減少，引起收縮。

三、工程概況

我公司施工的車輛段經(jīng)濟(jì)適用房工程總建筑面積34849m2，地下3層，地下室建筑面積8535 m2，深13.8m，電梯基坑深15.6m。基礎(chǔ)采用筏板基礎(chǔ)，東西向長(zhǎng)58.6m，南北向長(zhǎng)55.8m，主樓部分基礎(chǔ)底板厚度為1.8m，裙樓部分基礎(chǔ)底板厚1.2m。由于地下室埋深達(dá)13.8m，電梯井等部分局部達(dá)15.6m，基礎(chǔ)底板防水要求高，不能留置任何后澆帶或施工縫。該項(xiàng)目的基礎(chǔ)底板混凝土施工屬于大體積混凝土。

四、裂縫的控制措施

裂縫主要是由溫差和收縮引起，可以通過精心設(shè)計(jì)措施、原材料措施、施工技術(shù)措施等來(lái)防止裂縫的產(chǎn)生，本文著重結(jié)合車輛段施工實(shí)際從施工技術(shù)控制措施方面來(lái)分析，嚴(yán)格控制裂縫的產(chǎn)生。大體積混凝土施工前須對(duì)施工組織專項(xiàng)方案審批后實(shí)施。

（一）原材料

嚴(yán)格控制砂、石材料的質(zhì)量和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在車輛段經(jīng)濟(jì)適用房工程基礎(chǔ)底板混凝土施工中，所采用的水泥為：中、底水化熱P.O42.5R普通硅酸鹽水泥，3d水化熱261KJ/㎏，7d抗壓強(qiáng)度43.5MPa；另外為滿足混凝土抗?jié)B要求及水化熱控制，水泥的鋁酸三鈣含量不宜大于8%。礦物摻合料：為了減少單方混凝土的用水量，水泥量，降低水灰比，延緩凝結(jié)時(shí)間，抑制水泥初期水化熱，防止大體積混凝土開裂，在配合比設(shè)計(jì)以膠凝材料為基礎(chǔ)摻入15%Ⅱ級(jí)粉煤灰；外加劑：為提高基礎(chǔ)底板的抗裂防滲性能，摻入10%膨脹纖維防水劑SY-K（微膨脹加強(qiáng)帶摻入量12%）；為改善混凝土拌合物的和易性，提高坍落度，摻入2.3%LS-400緩凝高效減水劑；骨料：粗骨料采用粒徑為2～25mm連續(xù)級(jí)配且含泥量小于1%的花崗巖；細(xì)骨料采用細(xì)度模數(shù)2.6的中砂，含泥量小于2%。

（二）配合比

結(jié)合工程特點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，參照類似工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過試驗(yàn)調(diào)整配合比，最終確認(rèn)配合比為水膠比：0.39，砂率39%，坍落度180mm，28d強(qiáng)度為43.4Mpa。

（三）埋設(shè)水管降溫

在基礎(chǔ)內(nèi)預(yù)埋冷卻水管，通入循環(huán)水，強(qiáng)制降低混凝土水化熱產(chǎn)生的溫度。車輛段項(xiàng)目中在1.8m厚基礎(chǔ)底板中間位置，東西向通長(zhǎng)每隔2m安裝一條A50鍍鋅水管。

五、施工技術(shù)控制措施

（一）生產(chǎn)準(zhǔn)備

前置工作的驗(yàn)收和交接。在混凝土的模板和支架、鋼筋工程、預(yù)埋管件（如降溫水管的預(yù)埋）等工作完成并驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行大體積混凝土施工。

（二）混凝土的攪拌和運(yùn)輸

在混凝土拌制過程中，合理選擇混凝土的配合比，嚴(yán)格控制原材料計(jì)量準(zhǔn)確，同時(shí)嚴(yán)格控制混凝土出機(jī)塌落度。要盡量降低混凝土拌合物出機(jī)口溫度，拌合物可采取送冷風(fēng)對(duì)拌和物進(jìn)行冷卻或者加冰拌合，一般使新拌混凝土的溫度控制在6℃左右。在車輛段經(jīng)濟(jì)適用房項(xiàng)目上，技術(shù)人員提前10d與攪拌站確定混凝土供應(yīng)計(jì)劃，以便攪拌站保證投入足夠的攪拌料和混凝土罐車，以保證混凝土的供應(yīng)不出現(xiàn)斷檔，并保證攪拌站24h均勻3名攪拌站調(diào)度員隨時(shí)對(duì)車輛進(jìn)行調(diào)配。

（三）混凝土澆筑

1）大體積混凝土的澆筑方面通常有全面分層、斜面分層、分段分層。在車輛段經(jīng)濟(jì)適用房工程中，基礎(chǔ)底板混凝土澆筑采用斜面分層的澆筑方法。1.8m厚基礎(chǔ)底板按450mm分4步澆筑到頂，斜面每層澆筑厚度不超過50mm，通過豎向尺桿控制分層厚度，并保證上層混凝土覆蓋已澆混凝土的時(shí)間不得超過混凝土初凝時(shí)間，混凝土以1：6～1：10的坡度，薄層澆筑，循序推進(jìn)，一次到頂。

圖1 斜面分層澆筑示意圖

2）由于板厚較大，要在鋼筋網(wǎng)片下懸掛串筒將混凝土自泵管出口送至作業(yè)面，以防止混凝土離析、分層。

3）混凝土振搗。根據(jù)混凝土泵送時(shí)自然形成坡度的時(shí)間情況，在每個(gè)澆筑帶的前后布置2道振搗器，1道2臺(tái)。第一道布置在混凝土卸料點(diǎn)，主要解決上部的振實(shí)；第2道布置在混凝土坡角處，確保下部混凝土密實(shí)。為防止混凝土集中堆積，先振搗出料口混凝土形成自然流淌坡度，然后全面振搗。每層振搗時(shí)，上下層振搗搭接50～100mm，每點(diǎn)振搗時(shí)間30s左右，嚴(yán)格控制振搗時(shí)間、移動(dòng)間距和插入深度。

圖2 分層振搗示意圖

每個(gè)作業(yè)面分前、中、后三排振搗混凝土，在出料口、坡角、坡中各配備一臺(tái)振搗器，邊澆筑、邊成型，澆筑厚度、標(biāo)高采用按澆筑坡度的斜面情況支設(shè)鋼筋控制。全部采用插入式振搗棒，操作時(shí)要做到“快插慢拔”，在振搗上層混凝土?xí)r，應(yīng)插入下層混凝土中5㎝左右，消除兩層之間的暗縫，每一插點(diǎn)要掌握好振搗時(shí)間，一般為20～30秒，避免過振或漏振，一般應(yīng)視混凝土表面呈水平不在顯著下沉，不再出氣泡，表面泛出灰漿為準(zhǔn)；振動(dòng)器插點(diǎn)要均勻排列，每次移動(dòng)位置的距離不大于0.5m；振搗時(shí)注意振搗棒與模板的距離不小于150mm，并避免碰撞鋼筋、模板、預(yù)埋件；鋼筋工經(jīng)常檢查鋼筋位置，如有移位，必須立即調(diào)整到位。

4）泌水處理：澆筑過程中，上涌的泌水和浮漿順混凝土坡面下流到坑底，在筏板外模底部隔10m留150mm×150mm排水口，使泌水順混凝土墊層排除模板外，在混凝土澆筑方向的末端，可以考慮預(yù)留集水井，使泌水流向集水井，然后通過潛水泵排出。

5）表面處理：由于泵送混凝土表面水泥漿較厚，在澆筑后2～6h，初步按標(biāo)高用長(zhǎng)刮尺刮平，然后用木插板反復(fù)插壓數(shù)遍，使其表面密實(shí)，在初凝前再用鐵抹子壓光，這樣能較好地控制混凝土表面龜裂，減少混凝土表面水分散發(fā)，促進(jìn)了養(yǎng)護(hù)。

混凝土澆筑過程中泌水較少時(shí)用鐵鍬均勻分開，較多時(shí)人工將其收集于灰斗內(nèi)用塔吊吊運(yùn)走，避免因泌水多而導(dǎo)致產(chǎn)生混凝土收縮裂縫。大體積混凝土表面的水泥較厚，澆筑5～8h內(nèi)初步用長(zhǎng)刮尺刮平，用抹子滾壓兩遍，初步分散水泥漿。待表面收干后，再用木抹子搓平壓實(shí)，以防止表面裂縫出現(xiàn)。第二遍抹壓要掌握好時(shí)間，以初凝前1小時(shí)為宜，但由于施工現(xiàn)場(chǎng)白天、晚上氣溫不一樣，對(duì)凝結(jié)時(shí)間有影響，因此可以在手壓有痕但下沉量不大時(shí)進(jìn)行第二遍抹壓，二次抹壓時(shí)不可再混凝土表面上灑水進(jìn)行，而應(yīng)將混凝土內(nèi)部漿液擠壓出來(lái)，用于表面混凝土濕潤(rùn)抹壓。施工時(shí)采用倒退式施工，并立即覆蓋塑料薄膜及草棉被。

六、測(cè)溫與養(yǎng)護(hù)

混凝土養(yǎng)護(hù)是大體積混凝土施工中一項(xiàng)十分關(guān)鍵的工作，主要是保持適宜的溫度和濕度，以便控制混凝土的內(nèi)外溫差，促進(jìn)混凝土強(qiáng)度的正常發(fā)展及防止裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。

1）采用溫度傳感器進(jìn)行自動(dòng)測(cè)溫。將統(tǒng)一測(cè)試位置上的相鄰測(cè)點(diǎn)同一時(shí)間的溫度差絕對(duì)值定義為溫差，監(jiān)測(cè)報(bào)警溫差設(shè)置為25℃。

2）混凝土養(yǎng)護(hù)采用“保濕軟管+塑料布+泡沫塑料板”的方式。泡沫塑料板覆蓋層數(shù)根據(jù)底板厚度、養(yǎng)護(hù)期間環(huán)境溫度、底板混凝土內(nèi)外部溫差等情況調(diào)整。底層塑料布下預(yù)設(shè)補(bǔ)水軟管，補(bǔ)水軟管沿長(zhǎng)向沒10cm開A5mm小孔，根據(jù)底板表面濕潤(rùn)情況向管內(nèi)注水，保證混凝土表面始終處于濕潤(rùn)狀態(tài)。

3）為減少內(nèi)外溫差，養(yǎng)護(hù)時(shí)保證混凝土表面溫度≥35℃，當(dāng)中午環(huán)境溫度較高時(shí)，采用揭開泡沫塑料板散熱的方法。養(yǎng)護(hù)水溫度確?！?5℃。

4）柱、剪力墻的混凝土表面用塑料薄膜及保溫被塞縫，嚴(yán)密覆蓋。

5）混凝土內(nèi)部溫度監(jiān)測(cè)報(bào)警值為60℃；當(dāng)其接近報(bào)警值時(shí)，要通過調(diào)節(jié)降溫管內(nèi)的水流速度來(lái)控制內(nèi)部溫度及降溫速率。

6）保溫保濕養(yǎng)護(hù)的持續(xù)時(shí)間不得少于14d，保溫層的拆除應(yīng)分層逐步進(jìn)行，當(dāng)混凝土表面溫度與環(huán)境最大溫差小于20℃時(shí)，方可全部拆除。

大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫預(yù)防和控制是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，必須以設(shè)計(jì)、原材料、施工方法和維護(hù)四個(gè)方面加以綜合解決。設(shè)計(jì)方面要積極采用先進(jìn)技術(shù)，配合成熟的技術(shù)措施，在理論上提出可行的控制措施，在實(shí)踐操作中采用切實(shí)可行的技術(shù)，在經(jīng)濟(jì)上合理節(jié)約。材料配置，施工組織方面，要科學(xué)組織，合理安排，確保大體積混凝土的質(zhì)量，嚴(yán)格按照施工規(guī)范，施工操作規(guī)程操作，不斷改進(jìn)操作工藝，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，以預(yù)防和減少大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生，將工程裂縫損害控制到最小程度。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳華君.大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制措施研究[D].浙江工業(yè)大學(xué)，2011.

[2]余江平.某辦公大樓基礎(chǔ)大體積混凝土施工技術(shù)研究與應(yīng)用[D].南昌大學(xué)，2013.

[3]付華.大體積混凝土裂縫控制理論與工程應(yīng)用研究[D].遼寧工程技術(shù)大學(xué)，2007.