大體積混凝土裂縫分析及控制

王海影

摘 ? ?要：本文研究和探討的目的在于通過(guò)分析大體積混凝土裂縫原因，如何在各個(gè)環(huán)節(jié)中有效組織和控制大體積砼的裂縫控制，把握重點(diǎn)環(huán)節(jié)，通過(guò)某海煉油廠改造項(xiàng)目大體積混凝土基礎(chǔ)施工實(shí)踐證明，針對(duì)不同施工條件下采取的降低混凝土水化熱的方案經(jīng)濟(jì)、高效，切實(shí)可行。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土;裂縫;控制

1 ?混凝土配合比原材料

（1）水泥。水泥宜采用中、低熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥，水泥的3d和7d水化熱應(yīng)符合GB 200—2003《中熱硅酸鹽水泥低熱硅酸鹽水泥低熱礦渣硅酸鹽水泥》規(guī)定。當(dāng)采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥時(shí)，應(yīng)摻加礦物摻合料，膠凝材料的3d和7d水化熱不宜大于240kJ/kg和270kJ/kg。水化熱試驗(yàn)方法應(yīng)按現(xiàn)行GB/T 12959《水泥水化熱測(cè)定方法》執(zhí)行。（2）礦粉。礦粉宜選用S105或S95礦粉。摻加礦粉不僅可以提高混凝土和易性、抗?jié)B性，還可以降低混凝土早期水化熱。而且礦粉具有自身水化硬化特點(diǎn)，在加水拌合后自行水化硬化并具有強(qiáng)度。當(dāng)有硅酸鹽水泥激發(fā)時(shí)，其活性可以得到更好的發(fā)揮，有利于降低成本。摻礦粉的混凝土配合比與未摻礦粉的同混凝土配合比相比，前期強(qiáng)度有所降低，但后期28d及以后的強(qiáng)度可與未摻礦粉的同混凝土配合比持平并持續(xù)增長(zhǎng)。低溫對(duì)其強(qiáng)度增長(zhǎng)不利，溫度越低強(qiáng)度增長(zhǎng)越緩慢，可適當(dāng)降低其摻量。（3）粉煤灰。粉煤灰宜選用I級(jí)或n級(jí)粉煤灰。摻加粉煤灰具有改善混凝土性能、提高工程質(zhì)量、延長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)物使用壽命，以及節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。摻粉煤灰的混凝土配合比與未摻粉煤灰的同混凝土配合比相比可降低單位用水量，可以在不改變膠凝材料總量的前提下降低水膠比以及降低水化熱、降低成本。但粉煤灰本身不具有水化硬化特點(diǎn)，只有在水泥作用下才能具有強(qiáng)度。前期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度有所增長(zhǎng)。低溫對(duì)其強(qiáng)度增長(zhǎng)不利。（4）細(xì)骨料。細(xì)骨料宜采用中砂，其細(xì)度模數(shù)宜大于2.3，含泥量不應(yīng)大于3.0%。嚴(yán)禁使用海砂。（5）粗骨料。粗骨料宜選用粒徑5mm～31.5mm的連續(xù)級(jí)配，含泥量不應(yīng)大于1.0%。應(yīng)選用非堿活性的粗骨料。當(dāng)采用非泵送施工時(shí)，粗骨料的粒徑可適當(dāng)增大。

2 ?大體積混凝土施工中出現(xiàn)裂縫的原因分析

結(jié)合我國(guó)國(guó)內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，所謂的大體積混凝土是指最小尺寸大于1m的大體積混凝土。這種類型的混凝土在當(dāng)前城市高架橋建設(shè)中有著非常廣泛的應(yīng)用，而導(dǎo)致裂縫問(wèn)題出現(xiàn)的原因也非常復(fù)雜，其中，溫度和濕度是誘發(fā)大體積混凝土裂縫問(wèn)題出現(xiàn)的最為主要原因，大體積混凝土具有一定的脆性和不均勻性，如果在最初設(shè)計(jì)的時(shí)候存在著某些方面的不合理，使用的原材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)等這些問(wèn)題，都會(huì)導(dǎo)致施工中裂縫問(wèn)題的出現(xiàn)，本篇文章所講授的高架橋大體積混凝土裂縫主要是溫差裂縫和安定性裂縫這兩種類型。（1）溫差裂縫。這種裂縫主要是指大體積混凝土內(nèi)外溫度差異過(guò)大導(dǎo)致的裂縫，導(dǎo)致這種原因出現(xiàn)的因素是水泥水化熱，這種熱量很容易誘發(fā)內(nèi)外溫差過(guò)大的情況。從實(shí)際來(lái)看，這種情況一般發(fā)生在大體積混凝土完成澆筑后的第三天，大體積混凝土在最初澆筑的時(shí)候往往會(huì)產(chǎn)生非常大的水化熱，這個(gè)時(shí)候是非常容易誘發(fā)裂縫問(wèn)題出現(xiàn)的。在拆模的前后階段，也是容易出現(xiàn)裂縫的，這個(gè)時(shí)候的大體積混凝土內(nèi)部溫度最容易發(fā)生劇烈變化。（2）安定性裂縫。這種類型的裂縫在高架橋施工中也會(huì)出現(xiàn)，主要是由于使用的水泥材質(zhì)不合格導(dǎo)致的，具體的表現(xiàn)就是各種形式的龜裂。在逐步降溫和散熱過(guò)程中，大體積混凝土?xí)幸粋€(gè)縮小的過(guò)程，通常來(lái)看，體積越大，縮小的越明顯。在這個(gè)縮小的過(guò)程中，如果受到外在的作用力，就會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部收縮應(yīng)力的出現(xiàn)，一旦突破了大體積混凝土能夠承受的極限，就會(huì)導(dǎo)致裂縫問(wèn)題的出現(xiàn)。

3 ?大體積混凝土裂縫控制措施

3.1 ?設(shè)置隔離層

按照由下至上的順序原設(shè)計(jì)筏板混凝土依次為保護(hù)層、防水層與墊層。在基礎(chǔ)施工過(guò)程中，當(dāng)新澆筑混凝土結(jié)合保護(hù)層混凝土之后，經(jīng)混凝土降溫收縮，三層間的摩擦力較大，將對(duì)筏板混凝土產(chǎn)生強(qiáng)大約束力，這于筏板自身及防水層施工影響較大。作為變形變化裂縫產(chǎn)生的主要因素，約束力的減弱及消除，都將降低變形產(chǎn)生的應(yīng)力。為避免裂縫產(chǎn)生，決定將一層塑料薄膜隔離層設(shè)置到墊層之上，厚度為0.4mm，降低底板受到的約束作用，在變形變化影響下，給予底板更大伸縮自由度，防止底板變形破壞防水層。

3.2 ?混凝土摻外加劑UEA

相比常水位，該工程底板筏板底標(biāo)高較低，基于抗?jié)B規(guī)定，原設(shè)計(jì)選取C35P6作為混凝土標(biāo)號(hào)，且將4%UEA摻加至混凝土內(nèi)，這種組合模式即可滿足P6抗?jié)B等級(jí)要求。因本工程為大體積混凝土，抗裂要求高，為此，決定摻加8%UEA-W，以此在滿足抗?jié)B要求時(shí)，混凝土還富余2%膨脹率，以此有效預(yù)防裂縫出現(xiàn)。

3.3 ?后澆帶設(shè)置

該工程地上主樓共19層，C35混凝土筏板為相應(yīng)的主樓基礎(chǔ)，厚度為2m;裙樓地上2～3層，選取C30防水混凝土底板結(jié)合下反梁，厚度為300mm。因荷載作用，極易在完成主體工程后出現(xiàn)結(jié)合部裂縫問(wèn)題，或在施工階段產(chǎn)生裂縫。為此，原設(shè)計(jì)將后澆帶（寬度800mm）布設(shè)于主樓結(jié)合裙樓附近。為避免裂縫產(chǎn)生，應(yīng)在澆筑完兩側(cè)混凝土及主樓沉降基本穩(wěn)定后，再進(jìn)行后澆帶施工，這樣可有效防止不均勻沉降，也能夠在降溫過(guò)程中減少對(duì)主樓側(cè)大體積混凝土的約束，減小應(yīng)力。因工期短，任務(wù)重，后期決定選用后澆式加強(qiáng)帶替代后澆帶。相比后澆帶，加強(qiáng)帶混凝土標(biāo)號(hào)更高，可選取C40P6，并選取12%外加劑UEA-W摻量。

3.4 ?材料選擇方面

（1）選取P.O42.5水泥。本工程可選取C35標(biāo)號(hào)混凝土，水泥標(biāo)號(hào)高，可起到減小水泥用量的目的。相比P.O32.5水泥，可大幅度減小單位體積混凝土內(nèi)產(chǎn)生的水化熱。因當(dāng)?shù)馗退療岬V渣水泥銷售較少，為此選擇有限。（2）摻入粉煤灰及高效減水劑。水泥可通過(guò)少量粉煤灰替代，這樣可通過(guò)減少水泥用量的方式，達(dá)到減小水化熱的作用，同時(shí)還能對(duì)混凝土的和易性加以改善。除此之外，還能適量增加膠凝材料，以此降低水分蒸發(fā)后產(chǎn)生的孔隙量，且能起到降低成本的目的。高效減水劑的摻加，可降低混凝土單位用水量，與設(shè)計(jì)稠度要求相符。同時(shí)混凝土和易性的有效提升，不僅符合泵送需求，還能增加凝結(jié)時(shí)間，減少水化熱，避免裂縫產(chǎn)生。

3.5 ?施工工藝控制

（1）較低氣溫下澆筑，可對(duì)混凝土入模溫度有效控制。該工程在11底實(shí)施澆筑，平均氣溫在12℃左右。通過(guò)一系列施工，混凝土自然散熱理想，與大體積混凝土施工相適宜。（2）分層澆筑混凝土，在完成澆筑作業(yè)后，可進(jìn)行2次抹面施工，預(yù)防產(chǎn)生表面裂縫。在對(duì)混凝土初凝時(shí)間充分考慮的前提下，要求完成振搗混凝土4h后，選取長(zhǎng)刮尺根據(jù)標(biāo)高進(jìn)行刮平，且在初凝前，選取抹面機(jī)進(jìn)行磨平、壓實(shí)，從而閉合收水裂紋。（3）養(yǎng)護(hù)選用保溫隔熱法，保溫可選取草袋，保濕可選用塑料薄膜。通過(guò)上述措施對(duì)水化熱的溫度上升及降低速度加以有效控制，將其控制在溫度指標(biāo)允許范圍內(nèi)。同時(shí)，為防止混凝土表面水分蒸發(fā)過(guò)快，還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)澆水，做好養(yǎng)護(hù)工作。

4 ?結(jié)論

大體積混凝土從配合比原材料到施工的每一個(gè)環(huán)節(jié)都可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，因此，嚴(yán)把每個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量關(guān)是保證大體積混凝土施工質(zhì)量的重點(diǎn)。

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