大體積混凝土施工中的裂紋控制

馬寅生

（中鐵東方國際集團 北京 100071）

1 引言

吉隆坡地鐵MRT是馬來西亞首都經(jīng)濟改革最重要的內(nèi)容之一，目的是建立一個集成的城市大眾捷運系統(tǒng)，其軌道交通網(wǎng)絡(luò)將穿行連接多達120萬居民的居民區(qū)、經(jīng)濟中心、商業(yè)中心和郊區(qū)等領(lǐng)域，促使吉隆坡躋身大都市和世界宜居城市。

根據(jù)在吉隆坡地鐵MRT一期施工過程中的經(jīng)驗，本項目中大量使用大體積混凝土結(jié)構(gòu)，因此根據(jù)施工管理過程中的經(jīng)驗在此對項目實施過程中大體積混凝土裂紋產(chǎn)生的原因進行分析并提出解決措施。

為了預防大體積混凝土施工中出現(xiàn)裂紋/裂縫，施工單位應(yīng)該將其作為質(zhì)量管理主控項目多加關(guān)注，對已經(jīng)出現(xiàn)的裂縫要有針對性的處理，提高建筑物的安全性。但是后期無論怎么處理已經(jīng)出現(xiàn)的裂縫都會給建筑物/構(gòu)筑物造成傷害，還會拖長施工期，降低建筑物/構(gòu)筑物安全性和耐久性，浪費施工成本和資源。所以，最好的處理辦法就是提前做好預防工作，從源頭上避免裂縫的產(chǎn)生。目前，如何預防大體積混凝土施工中出現(xiàn)裂紋/裂縫也是亟待解決的難題。

2 大體積混凝土產(chǎn)生裂紋的原因

一般認為，大體積混凝土澆筑過程中由于不規(guī)則沉降、溫度應(yīng)力和澆筑工藝等原因會造成成品混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂紋甚至裂縫，并對未來的使用構(gòu)成隱患。在本項目標段內(nèi)吉隆坡中心車站，設(shè)計采用1.4m厚度的底板、0.8m厚度的中層板和1.5m厚度的頂板，單次澆筑混凝土量大，板體按照車站長度分幅澆筑，單幅澆筑時間持續(xù)長達12h。因此如何控制和防止混凝土板結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫，是本項目施工質(zhì)量控制要點。

首先，根據(jù)本項目特點，對混凝土可能產(chǎn)生裂紋/裂縫的原因進行分析，主要有以下幾類：

2.1 大體積混凝土澆筑工藝原因

在混凝土澆筑施工中，需要保持連續(xù)作業(yè)，施工過程中間隔時間不可以超過2min。這是因為混凝土澆筑作業(yè)過程中停止，由于已澆筑的混凝土凝固，前后的混凝土便會出現(xiàn)拉應(yīng)力裂紋，甚至發(fā)生由于已澆筑混凝土的凝固造成后澆筑部分與已澆筑部分沒有很好粘結(jié)而形成施工冷縫，造成產(chǎn)品質(zhì)量缺陷。由于本項目設(shè)計采用的板體厚度大、面積大，因此不但提高了連續(xù)澆筑作業(yè)難度，也增加了出現(xiàn)裂紋/裂縫的幾率，對于現(xiàn)場施工質(zhì)量控制和管理提出了更高要求。

2.2 大體積混凝土振搗工藝原因

混凝土振搗工藝主要要求振搗的頻率、力度、均勻度、振搗范圍，這四項基本要求都會關(guān)系到混凝土施工中是否會出現(xiàn)裂紋。在混凝土施工中，混凝土振搗面積很大，如果采用以往的人工振搗方案，只能安排多人同時振搗，會讓振搗工作變得混亂、難以管理，導致混凝土振搗不均勻，在施工中出現(xiàn)裂紋。

2.3 大體積混凝土承重結(jié)構(gòu)布設(shè)原因

由于大體積混凝土自身重量大，施工規(guī)模大，產(chǎn)生的應(yīng)力也較大，所以，為了能夠足以支撐大體積混凝土的重量，需要確保板底支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性并進行相應(yīng)的簡算以確保安全。根據(jù)現(xiàn)場施工管理經(jīng)驗，對于承重結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及沉降應(yīng)編制專項方案并進行專項設(shè)計和檢算。如果沒有進行專項設(shè)計和檢算，由于板體不均勻沉降，會使大體積混凝土應(yīng)力無法釋放，造成之后的混凝土會不斷產(chǎn)生裂紋。另外，這些裂紋會出現(xiàn)在混凝土終凝之前，此時的力度也不夠足以產(chǎn)生抵抗力。

2.4 大體積混凝土水分發(fā)散問題

混凝土的原料中含有很多的水分，并在混凝土不斷凝聚的過程中，這些水分會被氣化并發(fā)散掉，直到水分發(fā)散完后才算是混凝土凝固完成。在水分發(fā)散的過程中，如果水分發(fā)散的速度很快，會導致混凝土凝固出現(xiàn)干涸的現(xiàn)象，會更容易出現(xiàn)裂紋。

2.5 大體積混凝土表面與核心溫差控制

由于大體積混凝土核心部分水化熱量不易傳導，表面溫度與環(huán)境溫度接近，核心部分溫度高于表面溫度，核心溫度與表面溫度差過大，造成的混凝土不規(guī)則膨脹造成應(yīng)力裂縫。

3 大體積混凝土裂紋/裂縫控制措施

根據(jù)大體積混凝土產(chǎn)生原因和現(xiàn)場施工管理特點，需要從支撐設(shè)計、澆筑現(xiàn)場施工工藝控制和成品養(yǎng)生等多個角度綜合采用針對性方法進行控制，以達到提前預防的目的。

在本項目上主要在以下幾方面進行控制以實現(xiàn)混凝土裂紋/裂縫預防：

3.1 大體積混凝土澆筑工藝管理

大體積混凝土澆筑需要進行施工工藝管理：①盡量避免大體積混凝土澆筑的過程中斷，本項目施工中通過：a.澆筑前與混凝土拌合站有效溝通對接，確保澆筑時混凝土供應(yīng)連續(xù)；b.組織多個班組循環(huán)作業(yè)澆筑混凝土和振搗；②混凝土澆筑工作可以采取分層澆筑和前后澆筑法來降低澆筑施工難度。分層澆筑法要根據(jù)具體的施工厚度和澆筑板體面積，將作業(yè)面分為多層多幅施工，每一個階段控制好好混凝土澆筑厚度，可以提高大體積混凝土施工的施工質(zhì)量和速度，以此來避免大體積混凝土施工時出現(xiàn)裂紋。這樣的做法會使得先澆筑的混凝土提前凝固，方便后續(xù)混凝土澆筑施工的進展，讓混凝土澆筑工作不會受到應(yīng)力的影響，在大體積混凝土施工管理上也只需要著重管理前面澆筑的混凝土，減輕了大體積混凝土施工的難度和施工工作量。而前后澆筑法是讓施工人員同時利用兩個設(shè)備在兩條工作線上工作。以上施工方法的實施都給大體積混凝土施工減輕了工作負擔和工作的難度，也幫助預防大體積混凝土施工出現(xiàn)裂紋。

3.2 大體積混凝土振搗工藝管理

大體積的混凝土振搗工作根據(jù)作業(yè)面平面分為多個作業(yè)班組分區(qū)振搗，分別負責各分區(qū)振搗工作，確?；炷翝仓蠹皶r進行振搗，使用插入式振搗機來振搗混凝土，同時注意實際的混凝土施工情況來調(diào)整振搗機的參數(shù)，同時加上振搗機工作的精準性，使大體積混凝土施工的振搗工作更加規(guī)范、合理。除此之外，由于振搗機并不能到處移動，因此在大體積混凝土振搗施工工作中，按照預定的作業(yè)分區(qū)首先將振搗的面積、振搗點明確標出來，方便操作人員操作振搗機進行振搗施工。

3.3 大體積混凝土承重結(jié)構(gòu)的設(shè)計管理

本項目結(jié)構(gòu)板體厚度較大，原設(shè)計方案中采用明挖順做法施工，需要安裝大量的型鋼支護結(jié)構(gòu)和滿堂板體支架系統(tǒng)，施工速度慢，質(zhì)量控制難度大。根據(jù)現(xiàn)場特點和施工工藝分析，在本項目中我方提出了使用蓋挖逆作法施工工藝，利用磚模和土地作為混凝土結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)，在施工前對土體承載力進行檢測，確?；炷涟鍧仓r和成品后不發(fā)生不均勻沉降。上述施工工藝變更既減少了型鋼支護系統(tǒng)和模板支撐系統(tǒng)的用量，也提高了施工進度和安全性，降低了開挖難度，在本項目上取得了良好的收效，獲得項目業(yè)主方的認可，并迅速在其他標段進行了推廣，促進了項目全線施工進度。

該方式所采用的土體磚模方式在施工較大厚度大面積板體在施工過程中具有以下優(yōu)勢：①成功避免了大面積支撐系統(tǒng)安裝過程中的質(zhì)量不可控問題，提高了結(jié)構(gòu)澆筑施工安全性；②土體本身的穩(wěn)定性、承載力和平整度相較于滿堂模板支架系統(tǒng)均更加穩(wěn)定，避免板體不均勻沉降產(chǎn)生裂縫的風險；③減少了支撐和支護系統(tǒng)的使用，降低了施工成本，縮減了施工時間；④施工場地在地面，布置方便，便于施工組織。

3.4 大體積混凝土水分保留

大體積混凝土隨著水化散熱，會造成混凝土內(nèi)外水分大量散失，因此作為大體積混凝土的主要養(yǎng)生手段，在混凝土初凝后定期的給混凝土進行澆水養(yǎng)護，養(yǎng)護用水的溫度大概控制在30℃為宜，每一天都要給混凝土定期澆水，一天要澆三四次水為最好，同時在表面進行保水材料覆蓋（如麻袋片、草席等），這樣通過施工后的及時養(yǎng)護和補水可以避免大體積混凝土表面出現(xiàn)龜裂紋和干縮性裂縫。

3.5 大體積混凝土溫度管理

①確認混凝土施工現(xiàn)場的周邊溫度，過高的溫度對大體積混凝土施工非常的不利，當溫度過高時可以利用人工降溫的方法降低溫度，例如，往混凝土施工場地灑冷水的方法。②在大體積混凝土澆灌時要控制溫度，溫度過高時應(yīng)該想辦法降低溫度，特別是項目所在地處于熱帶地區(qū)，白天氣溫較高，因此澆筑工作全部安排在夜間進行。同時可以采用預埋冷水管的方法降低核心混凝土溫度以降低表面與核心溫度差，預埋冷水管最好采用單向流水并控制流速的方式，以此避免循環(huán)水溫度升高后散熱作用降低和水流速度過快散熱效能不足的問題。③澆筑前埋設(shè)測溫計，用以觀測混凝土不同部位溫度和溫差，以便及時采取散熱措施進行散熱。④混凝土結(jié)構(gòu)初凝后定期澆水養(yǎng)護，利于混凝土結(jié)構(gòu)散熱。避免大體積混凝土施工時產(chǎn)生裂紋/裂縫，給施工質(zhì)量帶來問題。

4 結(jié)語

根據(jù)本項目的經(jīng)驗，隨著大體積混凝土施工應(yīng)用越來越普遍，大體積混凝土的施工質(zhì)量不僅僅會關(guān)聯(lián)到國家經(jīng)濟的發(fā)展，還關(guān)系到人民群眾的生命財產(chǎn)安全，所以大體積混凝土施工需要嚴格按照規(guī)矩來施工，改善施工的工藝，盡最大的力量來減少大體積混凝土施工裂紋/裂縫，以此提高大體積混凝土的施工質(zhì)量。