大體積混凝土的裂縫預(yù)控

鄭愛武

【摘要】針對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中常見的裂縫現(xiàn)象，結(jié)合工程實(shí)例從原材料的預(yù)控，大體積混凝土裂縫預(yù)控計(jì)算，和施工及養(yǎng)護(hù)等方面分析了裂縫產(chǎn)生的原因，提出了相應(yīng)的預(yù)防措施，以期指導(dǎo)實(shí)踐，減少或避免大體積混凝土裂縫。

【關(guān)鍵詞】大體積混凝土；裂縫；預(yù)控；措施

The crack pre-control of mass concrete

Zheng Ai-wu

（Architecture and Civil Engineering Xian Technology UniversityXianShanxi710032）

【Abstract】The reasons why cracks in mass concrete can take place are analyzed in this paper form the following aspects by combining with the project example in life： the pre-control of raw material， the pre-control Calculation of mass concrete and construction and maintenance . The corresponding pre-control measures are put forward in order to guide engineering practice ， reduce or avoid cracks of mass concrete .

【Key words】Mass concrete；Cracks；Pre-control；Measures

1. 混凝土裂縫控制設(shè)計(jì)

1.1工程概況。

（1）本工程為金融街F1大廈，總建筑面積122458m2，四周臨近城市道路?；A(chǔ)部分最大厚度為2400mm，獨(dú)立基礎(chǔ)部分最大厚度為1200mm，混凝土采用C40S8防水混凝土，底板劃分為六個(gè)施工段區(qū)域，混凝土量最大區(qū)域4162m3。

（2）大體積混凝土工程全部采用商品混凝土，根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及混凝土工程量分布，結(jié)合拖式泵的輸送能力，混凝土澆筑主要采用拖式泵和汽車泵配合完成。

（3）因現(xiàn)場場地狹小，混凝土罐車在現(xiàn)場內(nèi)不能錯(cuò)車及停滯時(shí)間過長，所以，在混凝土澆筑施工時(shí)，必須合理安排，派專人負(fù)責(zé)疏導(dǎo)車輛進(jìn)出場，保證混凝土連續(xù)澆筑。

（4）施工中從商品混凝土的原材料、配合比、水灰比、和易性、坍落度、運(yùn)輸、澆筑、振搗、養(yǎng)護(hù)到施工縫處理等各個(gè)程序入手，嚴(yán)格按照施工規(guī)范要求操作，以確?；炷潦┕べ|(zhì)量。

（5）混凝土施工采取散熱、保溫、及溫度監(jiān)測等相應(yīng)措施以控制混凝土溫升和溫降速度，避免底板出現(xiàn)溫度裂縫和較強(qiáng)溫度應(yīng)力。

（6）根據(jù)施工工序及工期安排，混凝土澆筑盡量不擾民，安排在方便施工及交通狀況較好條件下，各專業(yè)有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)及施工人員跟班作業(yè)，同時(shí)做好各方協(xié)調(diào)工作。

1.2控制手段

1.2.1混凝土原材料預(yù)控。

（1）混凝土所使用的原材料水泥必須有產(chǎn)品合格證、出廠檢驗(yàn)報(bào)告和進(jìn)場復(fù)驗(yàn)報(bào)告，必須符合《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50204-2002中的要求。底板混凝土使用的水泥強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于42.5MPa；同時(shí)由于設(shè)計(jì)對(duì)耐久性的要求：基礎(chǔ)部分的砼最小水泥用量為275Kg/m3，最大水灰比為0.55，最大氯離子含量為0.2%，最大堿含量為3.0Kg/m3。選用高標(biāo)號(hào)普通硅酸鹽水泥，質(zhì)量符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《通用硅酸鹽水泥》（GB175）。

（2）混凝土中摻用的粉煤灰的級(jí)別不應(yīng)低于二級(jí)，質(zhì)量應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596-2005等的規(guī)定。摻合料的摻量應(yīng)通過試驗(yàn)確定，摻量不宜大于20%。

（3）石子優(yōu)先選用抗壓強(qiáng)度高的粗骨料，粒徑5-40mm，泵送時(shí)其最大粒徑應(yīng)為輸送管徑的1/4，其它要求應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》（JGJ53）的規(guī)定，石子含泥量小于1%。

（4）砂宜采用中粗砂，其它要求應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》（JGJ52）的規(guī)定。

（5）宜使用飲用水拌制混凝土，并符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《混凝土拌合用水》（JGJ63）的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

（6）加入緩凝型復(fù)合高效減水劑，延長水化熱釋放時(shí)間，降低水泥用量，減低混凝土的峰值溫度及延緩峰值出現(xiàn)；

（7）同時(shí)應(yīng)添加UEA建設(shè)部認(rèn)可的砼膨脹劑，并應(yīng)由生產(chǎn)廠家做技術(shù)質(zhì)量保證，添加劑量應(yīng)由設(shè)計(jì)單位和生產(chǎn)廠家的技術(shù)人員共同商定，且須有該生產(chǎn)廠家的技術(shù)人員指導(dǎo)施工。

1.2.2大體積混凝土裂縫預(yù)控計(jì)算。

為確保溫度在可控制的范圍內(nèi)，進(jìn)行大體積混凝土溫度計(jì)算，施工溫度計(jì)算如下：

1.2.2.1混凝土配合比（由攪拌站提供28天混凝土強(qiáng)度等級(jí)符合圖紙要求C40S8）： 水泥：293Kg/m3 ；砂：728 Kg/m3 ； 石：1027 Kg/m3 ； 水：175 Kg/m3

1.2.2.2外加劑高效膨脹減水劑：13.1 Kg/m3 ；膨脹劑：26Kg/m3；粉煤灰：50Kg/m3； 高爐礦渣粉：50Kg； 大氣溫度：18℃；混凝土入模溫度：20℃

1.2.2.3由于地下部分第二段澆注面積、混凝土量均為最大，故以第二部分進(jìn)行計(jì)算：初定養(yǎng)護(hù)方式：下面鋪一層塑料布，上面鋪兩層草袋進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)。

（1）最大絕熱溫升：Th=mc×Q/c×ρ（1-e-mt）=47.2℃

（2）混凝土中心計(jì)算溫度：T1（t）=Tj+Th（t）=50.7℃

（3）混凝土表面溫度：T2（t）=Tq+4h（ H- h）〔T1（t）- Tq〕/ H2=42.4℃ （4）混凝土內(nèi)平均溫度：Tm（t）=（T1（t）+ T2（t））/2=46.5℃

經(jīng)計(jì)算混凝土表層溫度與中心溫度之差為：50.7-42.4=8.3℃ 符合規(guī)范所規(guī)定要求。

（5）應(yīng)力：σ=E（t）×α×ΔT×S（t）×R/1-ν=1.497N/mm2

（6）安全系數(shù)：K=ft/σmax=1.80/1.497 =1.20≥1.15安全儲(chǔ)備量滿足要求。

在混凝土施工過程中及時(shí)按照施工時(shí)大氣溫度及混凝土入模溫度進(jìn)行測控計(jì)算，使得整體施工過程在可控制的范圍內(nèi)。

1.2.3混凝土運(yùn)送計(jì)算。

（1）澆灌混凝土?xí)r分層厚度為400mm～500mm，下層混凝土初凝之前必須澆筑完上一層混凝土，按一層計(jì)算，混凝土澆筑厚度0.5m。

（2）以基礎(chǔ)底板Ⅰ區(qū)2段底板混凝土澆灌量最大，厚度以此部位混凝土最大厚度為2400mm以其計(jì)算；

（3）分層澆注時(shí)，分層最大一次混凝土方量為：37.2×5×2.4=446.4m3；

（4）混凝土初凝時(shí)間考慮外加劑調(diào)整不小于8小時(shí)左右，考慮到公路運(yùn)送時(shí)間、人為因素影響等，要求按照5小時(shí)進(jìn)行計(jì)算。則要求最低運(yùn)送量為；446.4/5=89.28m3/h。

（5）型號(hào)為HBT80的混凝土輸送泵理論最大輸出量為80m3，由于工程實(shí)際情況，如；混凝土的和易性、坍落度及天氣等對(duì)混凝土輸送泵的實(shí)際輸出量有很大影響，按下式計(jì)算：

Q1=Qmax×α1×η=80×0.85×0.7=47.6m3；

（6）施工中采用兩臺(tái)型混凝土泵，此時(shí)泵送力為95.2m3>89.28m3；

（7）故選擇兩臺(tái)HBT80型混凝土輸送泵能滿足施工要求。同時(shí)為防止意外事故的發(fā)生要求現(xiàn)場組織準(zhǔn)備一臺(tái)備用HBT80型混凝土輸送泵或一臺(tái)汽車泵。

需配備混凝土運(yùn)輸車輛數(shù)計(jì)算：

N1=Q1/（60V1）×（60×L1/S0+T1） =15.8臺(tái)次；

（8）故澆注此段混凝土至少需配備32臺(tái)運(yùn)輸車以保證混凝土供應(yīng)量。

1.2.4澆筑和振搗要求。

（1）每一流水段內(nèi)混凝土連續(xù)澆筑，如必須間隔，間隔時(shí)間盡量縮短，并在下層混凝土初凝前將上層混凝土澆筑完畢。

（2）澆筑混凝土?xí)r為防止混凝土分層離析，混凝土由料斗、泵管內(nèi)卸出時(shí)，其自由傾澆高度不得超過2m，超過時(shí)采用串筒或斜槽下落，出料管口至澆筑層的傾斜自由高度不應(yīng)大于1.5m，混凝土澆筑時(shí)不得直接沖擊模板。

（3）澆筑混凝土?xí)r設(shè)專人看模，經(jīng)常觀察模板、支架、鋼筋、預(yù)埋件、預(yù)留孔洞、鋼筋保護(hù)層的情況，當(dāng)發(fā)生變形移位時(shí)立即停止?jié)仓?，并在已澆筑的混凝土初凝前修整完好?/p>

（4）使用30或50棒插入式振搗棒要快插慢拔，插點(diǎn)呈梅花形布置，按順序進(jìn)行，不得遺漏。移動(dòng)間距不大于振搗棒作用半徑的1.5倍，振搗時(shí)間以混凝土表面出現(xiàn)浮漿及不出現(xiàn)氣泡、下沉為宜，實(shí)行快插慢拔、分層振搗的振搗方法。振搗上一層時(shí)插入下一層混凝土5cm以消除兩層間的接縫。

1.2.5混凝土澆筑。

（1）混凝土澆筑采用分層分段滾漿澆注、推進(jìn)施工，底板振搗從一側(cè)開始，成階梯狀往前推進(jìn)，階梯設(shè)置長度不得大于5000mm，分層推進(jìn)澆筑厚度400～500mm，分別同步加以振搗密實(shí)，先將集水坑底部澆筑到比集水坑模板下口高50～100mm，然后澆筑平板，斜面由泵送混凝土自然流淌而成，坡度控制在1：5左右。詳見下圖。在坑底混凝土初凝之前澆筑坑側(cè)，坑側(cè)澆筑時(shí)四周均勻布料，避免因混凝土從一側(cè)擠壓導(dǎo)致集水坑模板或鋼筋移位。

（2）混凝土初凝時(shí)間不小于8h（在商品混凝土供應(yīng)合同中明確），在下層混凝土初凝前1h內(nèi)必須將上層混凝土澆筑完畢。

（3）混凝土澆筑方向按照先施工深基礎(chǔ)底板，后施工淺基礎(chǔ)的原則。

（4）混凝土澆注產(chǎn)生的泌水容易使混凝土表面水泥砂漿層過厚，致使混凝土強(qiáng)度不均產(chǎn)生收縮裂縫；澆筑過程及時(shí)處理掉，施工時(shí)通過后澆帶處的鋼筋與模板之間的縫隙將泌水排至后澆帶，泌水沿后澆帶排至集水井內(nèi)，用水泵抽走。

（5）基坑四周防水導(dǎo)墻混凝土用鐵鍬鏟入模板內(nèi)，不得直接用泵管放料。泵車送料速度須以施工操作面的需求速度隨時(shí)加以調(diào)整，另一面嚴(yán)格控制混凝土入模溫度，盡可能降低最高溫升值。每臺(tái)輸送泵不少于2臺(tái)振搗器，及時(shí)將輸送到基坑的混凝土振搗密實(shí)，不得漏振、過振。

（6）混凝土澆筑標(biāo)高拉線控制，用4m刮杠刮平大面，用木抹子搓抹平整，在混凝土初凝之前二次用力搓平并將表面拉毛，拉毛必須保證紋路均勻順直。

1.2.6溫度測試。

（1）防止大體積混凝土裂縫的主要措施是減少溫度梯度和濕度梯度，加強(qiáng)測溫、養(yǎng)護(hù)工作，應(yīng)加強(qiáng)測溫和溫度監(jiān)測與管理，實(shí)行信息化控制，隨時(shí)控制混凝土內(nèi)的溫度變化，內(nèi)外溫差控制在25℃以內(nèi)，及時(shí)調(diào)整保溫和養(yǎng)護(hù)措施，使混凝土的溫度梯度和濕度不致過大，以有效控制有害裂縫的出現(xiàn)。

（2）根據(jù)混凝土溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力的分析，采用電子測溫儀測控溫度，具體做法是預(yù)埋測溫探頭進(jìn)行測溫，測溫探頭的位置具有代表性，同時(shí)根據(jù)溫度對(duì)稱分布的特點(diǎn)，按澆筑高度，分布在底、中、表面，按平面尺寸分邊緣和中間兩種，對(duì)基礎(chǔ)底板布點(diǎn)測溫，每段基礎(chǔ)底板設(shè)置5個(gè)測溫點(diǎn)，測溫點(diǎn)距邊角和表面150mm，控制指標(biāo)如下：

基面溫差和混凝土中心溫差均控制在20℃以內(nèi)

混凝土內(nèi)外溫差不大于25℃；

降溫速度不大于1.5～2℃/d；

控制混凝土出罐和入模溫度；

（3）如若混凝土的內(nèi)外溫差不滿足要求，必須及時(shí)增加覆蓋層數(shù)，防止混凝土“感冒”并產(chǎn)生裂縫。

1.2.7混凝土養(yǎng)護(hù)。

（1）混凝土澆筑后，及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以通過降低混凝土內(nèi)外溫度差和減慢降溫速度來達(dá)到降低塊體自約束應(yīng)力和提高混凝土抗拉強(qiáng)度，以承受外約束應(yīng)力時(shí)的抗裂能力。

（2）混凝土養(yǎng)護(hù)采用一層塑料布上加兩層草簾子，防止混凝土脫水龜裂，同時(shí)在現(xiàn)場另準(zhǔn)備一層塑料布和一層草簾子，據(jù)測溫記錄確定是否需蓋草簾子，當(dāng)發(fā)現(xiàn)溫差超出規(guī)定值時(shí)，及時(shí)加蓋養(yǎng)護(hù)，依據(jù)現(xiàn)場測溫結(jié)果，必要時(shí)采取蓄水方式進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)。

（3）底板大體積混凝土在澆筑完畢12h內(nèi)，開始進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，當(dāng)日平均大氣溫度超過+5℃時(shí)，采取澆水或保溫養(yǎng)護(hù)，低于+5℃時(shí)不得澆水。養(yǎng)護(hù)期限根據(jù)混凝土測溫記錄確定。

2. 結(jié)束語

（1）大體積混凝土施工質(zhì)量的好壞，最重要的準(zhǔn)備工作，從設(shè)計(jì)、原材料、攪拌、運(yùn)輸、澆筑、振搗、養(yǎng)護(hù)、測溫等過程進(jìn)行預(yù)控制，提前進(jìn)行混凝土配比的確定、澆筑前熱功計(jì)算、編制合理的實(shí)施計(jì)劃以及澆筑后裂縫控制計(jì)算、保溫材料的選擇及厚度計(jì)算都對(duì)混凝土的最終質(zhì)量有著重要作用，是不能被忽略的。因而，在大體積混凝土的施工過程中，大體積混凝土施工方案的成功與否，將直接影響大體積混凝土施工質(zhì)量。

（2）建筑工程質(zhì)量受到施工過程中各個(gè)環(huán)節(jié)的影響，整個(gè)施工階段的工作要求各方人員積極配合，認(rèn)真研究分析，做好事前控制、事中控制和事后控制，針對(duì)質(zhì)量影響因素，采取積極控制措施，加強(qiáng)預(yù)控，以不斷提高企業(yè)管理人員的綜合素質(zhì)，適應(yīng)不斷變化的建筑市場。