大體積混凝土裂縫控制技術(shù)在市政工程中的應(yīng)用研究

周文倩 王志超

摘要：我國(guó)城市化進(jìn)程加快，增加市政工程數(shù)量，同時(shí)大體積混凝土運(yùn)用范圍擴(kuò)大。人們生活質(zhì)量得到較大改善，對(duì)市政工程施工安全質(zhì)量提出越來(lái)越高的要求，大體積混凝土在市政工程應(yīng)用過(guò)程中具有明顯的水化熱現(xiàn)象，缺乏良好的導(dǎo)熱性能，受到自然環(huán)境、材料和施工工藝等多方面因素的影響，產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象，對(duì)整個(gè)工程建設(shè)質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。因此，市政工程施工單位需要全面研究相關(guān)控制技術(shù)，提高大體積混凝土實(shí)際應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土;裂縫控制技術(shù);市政工程;具體應(yīng)用

市政工程主要包含城市公共交通設(shè)施、照明和燃?xì)庀到y(tǒng)等城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，為人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活帶來(lái)便利的服務(wù)。市政工程在社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的環(huán)境下，不斷擴(kuò)大建設(shè)規(guī)模，相關(guān)工作人員要充分發(fā)揮大體積混凝土的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，采用針對(duì)性技術(shù)高效控制其裂縫問(wèn)題，進(jìn)一步保證項(xiàng)目施工質(zhì)量。

1大體積混凝土裂縫類(lèi)型

1.1收縮裂縫

大體積混凝土在市政工程應(yīng)用時(shí)，需要相關(guān)養(yǎng)護(hù)人員按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和要求，做好養(yǎng)護(hù)工作。但是，混凝土養(yǎng)護(hù)過(guò)程中受到工作人員自身工作態(tài)度和技術(shù)水平等因素的影響，存在不規(guī)范行為，造成大體積混凝土不能及時(shí)有效的散熱，加快其硬化速度，收縮幅度大，出現(xiàn)塑性收縮裂縫。另外，施工人員主要應(yīng)用大體積澆筑技術(shù)，針對(duì)大體積混凝土進(jìn)行施工操作，經(jīng)常容易出現(xiàn)體積收縮現(xiàn)象，在收縮的過(guò)程中，導(dǎo)致其內(nèi)外部溫差差距大，內(nèi)部收縮和外部相比具有更大的應(yīng)力，形成裂縫。

1.2溫度裂縫

市政工程中出現(xiàn)溫度裂縫主要是大體積混凝土內(nèi)部和外部之間的溫差存在較大的差異性。當(dāng)大體積混凝土內(nèi)部具有較高溫度的情況下，其外部受到相關(guān)影響因素和降溫手段的影響，急劇降低了其外部溫度，同時(shí)不能及時(shí)有效的全部排出內(nèi)部熱量，造成兩者溫差大的現(xiàn)象。另外，大體積混凝土澆筑的過(guò)程中，澆筑過(guò)多的數(shù)量，其內(nèi)部熱量較多，造成內(nèi)部溫度升高，出現(xiàn)該種裂縫。

1.3沉陷、干縮裂縫

混凝土在施工過(guò)程中受到多種相關(guān)因素的影響，造成一定的施工問(wèn)題和缺陷，出現(xiàn)沉陷、干縮裂縫。沉陷裂縫主要是工程地基存在不同程度沉降的過(guò)程中，墻體出現(xiàn)附加應(yīng)力，其應(yīng)力高于極限強(qiáng)度的情況下，墻體比較薄弱的部分就會(huì)出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。干縮裂縫主要是施工養(yǎng)護(hù)人員在養(yǎng)護(hù)工作中，對(duì)大體積混凝土沒(méi)有采用合理措施，提高保濕養(yǎng)護(hù)效果[1]。大體積混凝土長(zhǎng)期在干燥自然環(huán)境中，出現(xiàn)大量水分流失，進(jìn)行形成嚴(yán)重收縮的現(xiàn)象，不能進(jìn)行有效的反彈。大體積混凝土在完全硬化之后，其內(nèi)部水分散失，產(chǎn)生負(fù)壓情況，促進(jìn)其進(jìn)一步收縮，出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。另外，干縮裂縫受到自然環(huán)境的影響，同時(shí)和水泥用量、添加劑等多個(gè)方面具有直接關(guān)系。

2大體積混凝土裂縫影響因素

大體積混凝土裂縫受到溫度和收縮應(yīng)力的影響。大體積混凝土在水化時(shí)，和普通混凝土相比，水化熱現(xiàn)象更加突出，增加水泥用量，促進(jìn)其內(nèi)部的水化產(chǎn)熱，同時(shí)不能及時(shí)全面排除內(nèi)部熱量，容易造成其內(nèi)外溫差具有較大差距，形成溫度應(yīng)力，超過(guò)其自身的抗拉強(qiáng)度情況下，就會(huì)造成裂縫問(wèn)題。大體積混凝土在自然空氣中出現(xiàn)凝固現(xiàn)象，水分流失，縮小體積[2]。大體積混凝土促進(jìn)整體的收縮量增加，造成邊界約束變形有限制作用的部分，出現(xiàn)附加應(yīng)力，形成裂縫現(xiàn)象。

大體積混凝土在市政工程運(yùn)用時(shí)，受到施工材料質(zhì)量的影響。部分市政工程施工過(guò)程中的材料不符合設(shè)計(jì)要求，是混凝土裂縫的關(guān)鍵原因之一。水泥材料是大體積混凝土中應(yīng)用的建材，具有早期水化熱較低的特性，一般情況下采用硅酸鹽和低熱礦渣水泥，同時(shí)增加粗骨料粒徑，應(yīng)用級(jí)配優(yōu)良的骨料，能夠有效降低孔隙率，減少對(duì)水泥材料的使用量，降低水化熱，有效預(yù)防裂縫問(wèn)題。另外，市政工程包含多項(xiàng)施工內(nèi)容和技術(shù)，施工人員在實(shí)際工作中存在不合理規(guī)范的行為，容易造成混凝土裂縫。施工人員需要嚴(yán)格按照大體積混凝土施工程序、厚度、推進(jìn)形式等要求，能夠有效減少開(kāi)裂現(xiàn)象發(fā)生。另外，大體積混凝土具有較大的地表跨越面積，不斷增大地基的不均勻性，同時(shí)增加其在基底的附加應(yīng)力，出現(xiàn)地標(biāo)不均勻沉降現(xiàn)象，產(chǎn)生沉降裂縫。

3市政工程中大體積混凝土裂縫控制技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1施工材料控制技術(shù)

市政工程中，相關(guān)工作人員需要科學(xué)有效的管控施工原材料（如表1所示），采用材料控制技術(shù)，進(jìn)一步保證材料安全質(zhì)量。工作人員選擇和采購(gòu)水泥材料過(guò)程中，保證其凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)、水化熱低，如大壩、粉煤灰等水泥材料，之后針對(duì)水泥材料類(lèi)型開(kāi)展水化熱試驗(yàn)，做好相關(guān)信息數(shù)據(jù)的對(duì)比和研究，選出最佳的水泥材料，有效符合市政工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求[3]。施工人員對(duì)混凝土進(jìn)行施工應(yīng)用的過(guò)程中可以充分發(fā)揮粗骨料的重要作用，對(duì)水泥石體積變化進(jìn)行有效的抑制，增強(qiáng)抵抗收縮的效果，進(jìn)而提升混凝土抗裂縫性能。

混凝土在輸送的過(guò)程中，施工人員需要采用相應(yīng)的措施防止其早期水泥水化熱的現(xiàn)象，溫度升高，對(duì)混凝土質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。施工人員需要對(duì)混凝土的配合比進(jìn)行不斷的改善，提升其抗裂縫功能。如，大體積混凝土水泥實(shí)際用量需要控制在350kg/m3之下，選擇35%摻量的外摻粉煤灰，實(shí)現(xiàn)摻粉煤灰和聚羧酸外加劑，對(duì)混凝土配合比進(jìn)行有效優(yōu)化和設(shè)計(jì)。

3.2設(shè)計(jì)控制

相關(guān)工作人員要加強(qiáng)大體積混凝土應(yīng)用設(shè)計(jì)控制力度，科學(xué)合理的選擇結(jié)構(gòu)體系，當(dāng)以平面形狀結(jié)構(gòu)為主的情況下，保證其剛度對(duì)稱(chēng)，同時(shí)有效管控平面凹凸和長(zhǎng)度，針對(duì)其內(nèi)收、外挑實(shí)行相適應(yīng)的處理，科學(xué)合理的降低結(jié)構(gòu)約束，繼而有效避免由于其結(jié)構(gòu)突變產(chǎn)生應(yīng)力聚集的現(xiàn)象[4]。另外，工作人員設(shè)計(jì)大體積混凝土內(nèi)部鋼筋保護(hù)層的過(guò)程中，通常情況下選擇厚度系數(shù)的最小值，由于其保護(hù)層厚度較大的情況下增加裂縫現(xiàn)象發(fā)生概率。工作人員在設(shè)計(jì)工作開(kāi)展過(guò)程中，增設(shè)構(gòu)造鋼筋時(shí)，需要更多注重結(jié)構(gòu)交接位置、高低錯(cuò)落部位的設(shè)計(jì)，避免邊緣位置出現(xiàn)裂縫，提高其配筋率，需要在具體位置設(shè)計(jì)暗梁，提升大體積混凝土極限拉伸。工作人員配筋設(shè)計(jì)過(guò)程中，高度重視補(bǔ)償配筋高度，按照細(xì)直徑密配筋特點(diǎn)和實(shí)際要求，合理增加構(gòu)造筋，進(jìn)一步增強(qiáng)其抗裂性能。

3.3施工技術(shù)控制

首先，大體積混凝土施工過(guò)程中受到施工技術(shù)的影響，施工人員需要綜合性考慮其結(jié)構(gòu)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)、自然環(huán)境氣候等相關(guān)條件，可以對(duì)地基實(shí)行人工換土、夯實(shí)等相適應(yīng)的加固手段，有效避免其受到建筑物不均勻沉降現(xiàn)象造成的大體積混凝土裂縫。施工人員有效控制大體積混凝土輸送和澆筑質(zhì)量，需要做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作，結(jié)合市政工程的實(shí)際狀況和要求，制定合理規(guī)范的大體積混凝土輸送距離、時(shí)間等工作內(nèi)容，同時(shí)加強(qiáng)輸送過(guò)程中溫濕度控制力度，減少其由于運(yùn)輸問(wèn)題出現(xiàn)相關(guān)參數(shù)的轉(zhuǎn)變。

然后，施工人員需要高度重視大體積混凝土的制作流程，保證配合比的合理有效性，滿(mǎn)足市政項(xiàng)目施工要求，避免其出現(xiàn)裂縫問(wèn)題[5]。工作人員需要對(duì)混凝土正式配置之前，科學(xué)規(guī)范的在實(shí)驗(yàn)室做好試配工作，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，確定最合適的配合比。通常情況下，混凝土制作過(guò)程中需要控制灰砂1：2的配合比，水膠比要低于0.5，砂率保持在36%，同時(shí)需要嚴(yán)格控制水泥和水的用量，進(jìn)而有效增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。

最后，施工人員在澆筑施工中，需要全面根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定做好澆筑工作，按照以下流程進(jìn)行施工，保證混凝土澆筑過(guò)程中呈現(xiàn)均勻上升的狀態(tài)，防止其拌合物堆積較大，按照從低端部分開(kāi)始澆筑，沿長(zhǎng)邊方向從一側(cè)向另一側(cè)開(kāi)展。

①需要注重混凝土澆筑質(zhì)量，科學(xué)合理的管控混凝土入模溫度，保證混凝土內(nèi)外溫差控制在24攝氏度之內(nèi)。同時(shí)，施工人員需要考慮混凝土澆筑實(shí)際情況，在夏季可以適當(dāng)縮短混凝土運(yùn)輸時(shí)間，同時(shí)在運(yùn)送的過(guò)程中適當(dāng)增加冰塊，提升混凝土使用質(zhì)量和效率。②控制混凝土澆筑速度，有效縮短混凝土施工分段澆筑的長(zhǎng)度，通常情況下，混凝土分段澆筑的長(zhǎng)度需要保持在15米之內(nèi)，同時(shí)在高溫條件下開(kāi)展混凝土澆筑工作，需要將分段澆筑長(zhǎng)度控制在10米之內(nèi)，主要控制混凝土澆筑中產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象。③結(jié)合混凝土澆筑實(shí)際面積，選擇合適的澆筑方法，當(dāng)澆筑面積較大的情況下，可以采用分層澆筑、分塊澆筑的措施，能夠有效控制混凝土溫度應(yīng)力，避免混凝土產(chǎn)生裂縫問(wèn)題。另外，相關(guān)工作人員在混凝土澆筑過(guò)程中，要加強(qiáng)監(jiān)督管理力度，同時(shí)做好操作人員專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能的教育培訓(xùn)工作，保證工作人員在實(shí)際操作中嚴(yán)格按照相關(guān)流程和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，避免人為主觀隨意性操作造成混凝土裂縫現(xiàn)象。

3.4冷卻水降溫技術(shù)

施工人員控制大體積混凝土裂縫過(guò)程中，可以在其內(nèi)部設(shè)置冷卻水管，根據(jù)實(shí)際狀況合理設(shè)計(jì)鐵管具體尺寸。混凝土終凝之后，可以采用冷卻水循環(huán)，促進(jìn)混凝土內(nèi)部溫度下降，有效解決其內(nèi)外部溫差大的問(wèn)題，避免溫度裂縫的出現(xiàn)。同時(shí)，工作人員可以在混凝土內(nèi)部設(shè)計(jì)相應(yīng)的測(cè)溫點(diǎn)，預(yù)埋測(cè)溫傳感器，能夠?qū)崟r(shí)管控其內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)變情況，結(jié)合動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)，科學(xué)調(diào)節(jié)冷卻水流量，控制混凝土內(nèi)外部溫差保持25攝氏度之內(nèi)。冷卻水主要從混凝土溫度較高的位置相周邊流動(dòng)，因此設(shè)計(jì)人員可以在其內(nèi)部核心位置安裝進(jìn)水管口，周邊位置設(shè)計(jì)出水管口，同時(shí)保證兩個(gè)管口適度的引出頂面。工作人員錯(cuò)開(kāi)分布不同層水管垂直進(jìn)出口，同時(shí)在出水口位置設(shè)定測(cè)流量點(diǎn)。施工人員安裝冷卻水管過(guò)程中，需要保證支撐桁架、鋼筋骨架的牢固性，防止?jié)仓炷吝^(guò)程中，由于水管松動(dòng)、脫落、變形等造成堵水和滲漏現(xiàn)象，同時(shí)做好通水試驗(yàn)，確?；炷两K凝之后才能通水循環(huán)。工作人員在通水循環(huán)時(shí)，實(shí)施動(dòng)態(tài)測(cè)量進(jìn)出口的實(shí)際水溫，根據(jù)市政工程要求針對(duì)性調(diào)整水管流量和水溫差。

3.5調(diào)整約束條件

施工人員在厚混凝土墊層、巖石基礎(chǔ)上澆筑大體積混凝土過(guò)程中，防止出現(xiàn)豎向收縮裂縫，可以設(shè)置隔離層，通常鋪設(shè)5毫米左右的瀝青布置隔離層。當(dāng)混凝土平面尺寸較大的情況下，可以采用后澆帶形式調(diào)整約束條件，通常在結(jié)構(gòu)中選擇相應(yīng)位置，保持20m-30m的間隔距離預(yù)留1米左右寬的后澆帶，同時(shí)嚴(yán)格控制混凝土澆筑完成之后30-40天之后處于全部封閉狀態(tài)。

3.6后期養(yǎng)護(hù)技術(shù)

大體積混凝土澆筑完成之后，工作人員需要即使清除混凝土上部浮漿，在模板外混凝土內(nèi)挑出石子部分，在二次澆筑滿(mǎn)模板之后，進(jìn)行復(fù)振密實(shí)、細(xì)致收面，或者使用洗凈干石子均勻的施工，將頂部漿體自動(dòng)泌出。同時(shí)，施工人員進(jìn)行換漿的過(guò)程中，需要嚴(yán)格按照相關(guān)要求，增加相應(yīng)混凝土含量的石子，實(shí)現(xiàn)最佳的收面成效，石子需要保證行業(yè)能夠級(jí)配均勻，表面干凈清潔。施工人員完成混凝土澆筑工作之后，需要加強(qiáng)日常養(yǎng)護(hù)工作力度，提升混凝土養(yǎng)護(hù)質(zhì)量和效率。大體積混凝土在雨水天氣、太陽(yáng)爆曬、冷空氣突襲等自然氣候條件下，表面溫度容易出現(xiàn)較大轉(zhuǎn)變，出現(xiàn)不同程度的裂縫現(xiàn)象，需要工作人員加強(qiáng)后期養(yǎng)護(hù)工作力度。工作人員結(jié)合市政項(xiàng)目施工需求，保持每天至少2次的養(yǎng)護(hù)，同時(shí)每次養(yǎng)護(hù)時(shí)間控制在15天。施工人員對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的過(guò)程中，需要嚴(yán)格管控養(yǎng)護(hù)溫度和濕度、時(shí)間等，保證其強(qiáng)度符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)及時(shí)做好土方回填工作，更加進(jìn)一步的保證混凝土溫度和濕度，進(jìn)而高效控制混凝土裂縫。工作人員對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的過(guò)程中，維持混凝土表層的濕度，可以采用蓄水和濕麻袋的養(yǎng)護(hù)措施，減少外部高溫倒灌情況的出現(xiàn)，防止產(chǎn)生混凝土干縮裂縫，進(jìn)而保證混凝土強(qiáng)度始終處在穩(wěn)定增長(zhǎng)的狀態(tài)。

結(jié)束語(yǔ)：市政工程中應(yīng)用大體積混凝土裂縫控制技術(shù)過(guò)程中，需要相關(guān)工作人員全面了解和掌握其裂縫類(lèi)型和形成原因，結(jié)合工程實(shí)際情況，應(yīng)用針對(duì)性措施進(jìn)行有效控制。工作人員在市政工程施工過(guò)程中，實(shí)施材料、設(shè)計(jì)工作和施工技術(shù)的全面控制，同時(shí)注重混凝土配合比、澆筑和養(yǎng)護(hù)工作開(kāi)展質(zhì)量，合理采用冷卻水降溫技術(shù)，提高市政工程建設(shè)質(zhì)效。

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作者簡(jiǎn)介：周文倩（1997-03）女，漢，大學(xué)，研究方向：市政工程，助理工程師，單位：青島市李滄市政工程建設(shè)養(yǎng)護(hù)有限公司，山東省青島市，266000;王志超（1988-12）男，漢，大專(zhuān)，市政工程，助理工程師， 青島市李滄市政工程建設(shè)養(yǎng)護(hù)有限公司 ?山東省青島市李滄區(qū) 26600