大體積混凝土裂縫控制及施工技術的應用

王彥權 中國建筑土木建設有限公司工程師

翟雄雄 中國建筑土木建設有限公司助理工程師

管秀洋 中國建筑土木建設有限公司助理工程師

與常規(guī)混凝土相比，大體積混凝土在原材料質量、配合比、施工技術及養(yǎng)護等方面的要求更加嚴格，但由于受到各種因素的影響，施工過程中，大體積混凝土容易出現(xiàn)裂縫等問題，從而帶來一定的安全隱患。為此，應該采取有效的措施，對大體積混凝土的裂縫問題進行有效地控制，同時也要采取科學的施工技術，預防裂縫的發(fā)生[1]。

1 大體積混凝土的常見裂縫

目前，大體積混凝土主要應用在高層建筑基礎、橋梁的橋墩與基礎、水利大壩等工程中，體積大是大體積混凝土的主要特點，其長寬可超過1 m。大體積混凝土的體積較大，表面系數(shù)較小，由于水泥水化反應而出現(xiàn)的熱量在混凝土內大量聚集，導致其內部溫度過高，受到內外溫差的影響，其表面容易出現(xiàn)裂縫。同時，澆筑后，在硬化過程中，混凝土表面的水分被蒸發(fā)，在水化熱的影響下其內部溫度較高，也會使大體積混凝土發(fā)生塑形收縮[2]。

根據(jù)發(fā)生原因的不同，可以將大體積混凝土的裂縫分為以下幾種類型[3-4]。

（1）溫差裂縫。水泥與水之間產生化學反應，從而生成水化熱。施工時，由于水化熱產生的熱量沒有得到及時發(fā)散，而在混凝土內部大量聚集，會增加混凝土內部與外部的溫度差異，形成拉應力。溫差帶來的拉應力超出混凝土強度的時候，便會導致溫差裂縫產生。

（2）干縮裂縫。大體積混凝土施工過程中，若遇到高溫天氣，則會使大量水分聚集在混凝土內部。若水分蒸發(fā)不均勻，會導致混凝土發(fā)生干縮裂縫。

（3）沉陷裂縫。沉陷裂縫通常是由于回填土質量不合格、地基下方土質松軟等因素所致。大體積混凝土施工過程中，若存在支撐間距較大、模板剛性不強的情況，也有可能導致沉陷裂縫。沉陷裂縫在凍土地區(qū)比較常見，如果所選擇的模板位置不合理，如在凍土上設置支撐點，那么凍土融化后便可能發(fā)生不均勻沉降，進而導致裂縫問題的發(fā)生。

2 大體積混凝土裂縫控制策略

2.1 合理選擇原材料

預防大體積混凝土裂縫問題的發(fā)生，應從原材料入手，采用高質量的原材料，在源頭上預防裂縫產生。對于原材料的選取應注意：

（1）可采用10.40 mm 級配碎石作為骨料，再添加適量的中砂進去，控制細度模數(shù)在2.80 ～3.00；

（2）將砂、石的含泥量控制在1%及以下，并要盡量剔除砂、石中的雜物；

（3）應盡量減少水泥用量，以控制水化熱現(xiàn)象，這就需要合理確定配合比，加入適量外加劑，以預防溫差裂縫的出現(xiàn)。

2.2 改進施工工藝

施工工藝是影響大體積混凝土施工質量的主要因素。為保障混凝土的性能達標，施工過程中應對施工工藝進行嚴格把控，需要注意以下幾點。

（1）泵送混凝土的過程中，應堅持薄層澆筑、有序推進的原則，確?；炷量梢栽谧匀涣魈实幕A上，達到逐步成型的目的，最終形成斜坡。采取這樣的泵送工藝，可以實現(xiàn)泵送效率的有效提升，且無需頻繁地對輸送管進行安裝、拆卸，能夠有效減少管道安裝、拆卸以及沖洗的工作量[5]。

（2）混凝土形成坡度后，即可在澆筑帶的前、后各放置1 臺振動器，開展振搗作業(yè)。位于混凝土出料口位置的振動器，主要負責振搗上部的混凝土，以提高上部混凝土的密實性；坡腳處的振動器主要負責振搗下部混凝土，以提高下部混凝土的密實性，同時與底層鋼筋分布密集的實際情況相符。

（3）混凝土表面會出現(xiàn)一層水泥漿，水泥漿的厚度較大，因此混凝土澆筑完成后，應當用鐵滾筒在混凝土表面多次碾壓，從而將混凝土切實壓實，這項工作需要在初凝后完成，從而有效預防收縮裂縫。

2.3 降低入模溫度

季節(jié)因素也是影響大體積混凝土質量的主要因素之一[6]。為降低入模溫度，最好是在春秋季節(jié)進行大體積混凝土施工。如果必須在夏季施工，由于外界環(huán)境溫度較高，混凝土的溫度也比較高，就需要采取降溫措施，來降低入模溫度。混凝土施工過程中，不能使混凝土受到暴曬，水泥材料應在通風良好的場所保存，可灑水降溫，同時也要合理控制水的溫度。

2.4 做好溫度測量工作

混凝土內外溫差過大，是裂縫問題的主要原因之一。因此，必須加強對混凝土溫度的監(jiān)測，通過動態(tài)化地檢測溫度變化情況，包括混凝土表面及內部的溫度，采取有針對性的措施縮小內外溫差。為了確保溫度測量的準確性，可以在承臺內的多個部位設置測溫點。每個測溫點處，在中心位置設置1 根測溫管，用于對混凝土的內部溫度進行測量，同時在表面位置設置1根測溫管，用于對混凝土表面的溫度進行測量。第1 天至第5 天，每隔2 h 檢測一次溫度，第5 天之后，每隔4 h 檢測一次溫度。

2.5 采用冷卻水循環(huán)降溫方法

溫差裂縫是大體積混凝土最常見的裂縫類型之一，產生原因是混凝土內部、外部之間的溫度差異過大。為預防溫差裂縫的發(fā)生，大體積混凝土施工過程應采取有效的降溫措施，盡量避免大體積混凝土的內外溫差過大。為了實現(xiàn)這一目的，可將冷卻水管道設置在大體積混凝土的內部，澆筑完成后，將冷卻水注入管道的內部，以達到加速終凝、降低內部溫度的效果，有效預防由于混凝土內外溫差過大而導致的溫差裂縫。同時，設置測溫點，對混凝土內部的溫度變化情況進行實時監(jiān)測。根據(jù)檢測結果，對冷卻水的循環(huán)流量、管道循環(huán)時長進行合理調整，確?；炷恋膬炔?、外部溫度差異不超過25℃。為確保冷卻水循環(huán)降溫方法的有效性，應對冷卻水管道的質量進行嚴格把關，必須選擇性能較好、質量達標的鋼筋骨架以及支撐用桁架制作冷卻水管道，避免管道出現(xiàn)變形等問題。還要對冷卻水的流動順序進行嚴格把控，確保其先流往溫度較高的中心，然后再流向邊緣部分，應將進水口設置在靠近混凝土中心的位置，將出水口置于混凝土內部的邊緣位置。對于體積較大的混凝土，通常應當分多層布置冷卻水管，應將層間的垂直進出管口錯開。

2.6 混凝土振搗與養(yǎng)護

混凝土澆筑后，應及時開展振搗、養(yǎng)護工作，加強對每個環(huán)節(jié)施工質量的控制，從而保障整體建設質量。在大體積混凝土中，鋼筋是一個非常好的導熱物體，插筋處存在溫度梯度，是裂縫問題的高發(fā)區(qū)域。因此，針對插筋處，有必要加強振搗。混凝土初凝前，要完成抹壓作業(yè)，以消除初期出現(xiàn)的裂縫?；炷琳駬v后，應進行混凝土養(yǎng)護，從而有效改善大體積混凝土的力學性能，提升大體積混凝土的抗拉能力。澆筑完成后，也要充分考慮大體積混凝土的實際情況，開展混凝土養(yǎng)護工作?；炷琉B(yǎng)護過程中，應采取科學有效的保溫、保濕措施，以有效預防裂縫。蓄水法是混凝土養(yǎng)護作業(yè)的一種常用方法，主要在施工現(xiàn)場通冷卻循環(huán)水，避免混凝土內部熱量的大量聚集。內散外蓄技術也是一種常用方法，是一種綜合養(yǎng)護措施，能夠解決混凝土內部溫度升高的問題，有效減少大體積混凝土特別是超厚大體積混凝土裂縫的出現(xiàn)。

3 大體積混凝土施工的注意事項

為減少裂縫問題的發(fā)生，大體積混凝土施工過程中，應嚴格把控施工技術以及施工流程?？蓮囊韵聨讉€方面入手。

（1）施工前，應全面考慮各種因素，準確評估工程量、工期以及所需設備與材料，制定施工方案。應準確計算混凝土的用量，并以此為根據(jù)指導采購工作，以減少成本。

（2）做好施工前的勘查工作，結合設計要求，對施工區(qū)域進行科學劃分，將整個施工區(qū)域劃分為多個施工段，再制定有針對性的溫度管理控制措施，安排監(jiān)管員在整個施工過程中加強監(jiān)測，對各施工段的溫差進行嚴格控制。實際施工過程中，應嚴格按照設計流程進行施工。在分段澆筑時，應采取有效的措施，避免先澆、后澆的混凝土之間出現(xiàn)接縫。有坡度時，應結合坡度進行分層澆筑，以確保施工質量。

（3）混凝土澆筑中也有一些筏板無需進行分層澆筑。通常情況下，必須進行分層澆筑的筏板，厚度要求在700 mm 以上，不需要分層澆筑的筏板，厚度要求在500 mm 以下。采取分層澆筑，可以有效預防水化熱過大而引起的裂縫。采取分層澆筑的措施，也能降低水化熱高峰，提高散熱速度。針對厚度為400 mm 的筏板，可將其當作振搗層。施工時應合理控制振搗數(shù)據(jù)，若振搗完成后發(fā)現(xiàn)氣泡等問題，需要明確原因，然后采取有針對性的措施進行處理。

（4）為預防大體積混凝土的裂縫問題，應優(yōu)化調整混合料的配合比，盡量減少用水量、降低水灰比，以預防混凝土收縮?；炷翝仓^程中，應對混凝土狀態(tài)進行實時觀察，確保初凝前完成二次振搗，以預防收縮沉降，避免裂縫問題的發(fā)生。

4 結語

大體積混凝土的裂縫主要分為溫差裂縫、干縮裂縫、沉陷裂縫等。為減少裂縫的出現(xiàn)，施工應合理選擇原材料、改進施工工藝、降低混凝土的入模溫度、做好溫度測量工作、采用冷卻水循環(huán)降溫方法、做好混凝土振搗與養(yǎng)護工作，從而提高大體積混凝土的整體施工質量。