郭瑞江

廈門市廣廈工程建設(shè)有限公司（361000）

初探大體積混凝土裂縫分析及防治技術(shù)

郭瑞江

廈門市廣廈工程建設(shè)有限公司（361000）

這里首先全面了解大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因，提出了大體積混凝土溫度裂縫的控制方法和施工要點(diǎn)，結(jié)合工程實(shí)例，分析了該項(xiàng)目采用的技術(shù)措施，對同類工程有一定的借鑒意義。

大體積混凝土；施工；裂縫；養(yǎng)護(hù)

1 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因及防裂措施

1.1 大體積混凝土裂縫形成的原因

裂縫產(chǎn)生的原因可分為兩類：一是結(jié)構(gòu)型裂縫，是由外荷載引起的，包括常規(guī)結(jié)構(gòu)計(jì)算中的主要應(yīng)力以及其他的結(jié)構(gòu)次應(yīng)力造成的受力裂縫。二是材料型裂縫，是由非受力變形變化引起的，主要是由溫度應(yīng)力和混凝土的收縮引起的。

1.2 溫度應(yīng)力引起裂縫(溫度裂縫)

目前，溫度裂縫產(chǎn)生主要是由溫差造成的,溫差可分為以下兩種：

1）混凝土澆筑初期，產(chǎn)生大量的水化熱，由于混凝土是熱的不良導(dǎo)體，水化熱積聚在混凝土內(nèi)部不易散發(fā)，常使混凝土內(nèi)部溫度上升，而混凝土表面溫度為室外環(huán)境溫度，這就形成了內(nèi)外溫差。這種內(nèi)外溫差在混凝土凝結(jié)初期產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會導(dǎo)致混凝土裂縫。

2）拆模后，表面溫度降低很快，溫度陡降也會導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。收縮引起裂縫，收縮有很多種，包括干燥收縮、塑性收縮、自身收縮、碳化收縮等。

1.3 合理選擇混凝土原材料

由以上分析，材料型裂縫主要是由溫差和收縮引起，所以為了防止裂縫的產(chǎn)生，就要最大限度地降低溫差和減少混凝土的收縮,具體措施如下：

1）水泥的選擇。溫差主要是由水化熱產(chǎn)生的，為了減小溫差就要盡量降低水化熱。為了降低水化熱，要盡量采用早期水化熱低的水泥。水泥的水化熱是礦物成分與細(xì)度的函數(shù),要降低水泥的水化熱，主要是選擇適宜的礦物組成和調(diào)整水泥的細(xì)度模數(shù)。硅酸鹽水泥的礦物組成主要有：C3S、C2S、C3A、C4AF，試驗(yàn)表明，水泥中鋁酸三鈣(C3A)和硅酸三鈣(CS)含量高的，水化熱較高，所以為了減少水泥的水化熱,必須降低熟料中C3A和C3S的含量，在施工中一般采用中熱硅酸鹽水泥和低熱礦渣水泥。

2）粉煤灰的摻加。為了減少水泥用量，降低水化熱并提高和易性,可以把部分水泥用粉煤灰代替。

1.4 加入外加劑

1）減水劑對防止混凝土開裂的影響。減水劑的主要作用是改善混凝土的和易性,降低水灰比，提高混凝土強(qiáng)度，或在保持混凝土一定強(qiáng)度時(shí)減少水泥用量，而水泥用量的減少對防止裂縫是十分有利的。

2）緩凝劑對防止混凝土裂縫的影響。緩凝劑的作用一是延緩混凝土放熱峰值出現(xiàn)的時(shí)間?；炷恋膹?qiáng)度會隨齡期的增長而增長，所以等放熱峰值出現(xiàn)時(shí)，混凝土強(qiáng)度也增大了，從而減小裂縫出現(xiàn)的概率。二是改善和易性，減少運(yùn)輸過程中的塌落度損失。

1.5 采用合理的施工方法

1.5.1 混凝土的拌制

在混凝土拌制過程中，要嚴(yán)格控制原材料計(jì)量準(zhǔn)確，嚴(yán)格控制混凝土出機(jī)坍落度。要盡量降低混凝土拌合物出機(jī)口溫度，拌合物可采用以下兩種降溫措施：一是送冷風(fēng)對拌和物進(jìn)行冷卻，二是加冰拌合，一般新拌混凝土的溫度控制在6℃左右。

1.5.2 混凝土澆筑、拆模

1）混凝土澆筑過程質(zhì)量控制。澆筑過程中要進(jìn)行振搗方可密實(shí)，振搗時(shí)應(yīng)均勻一致，以表明泛漿為宜振搗間距要均勻，以振搗力波及范圍重疊二分之一為宜。澆筑完畢后，表面要壓實(shí)、抹平，以防止表面裂縫。2）澆筑時(shí)間控制。盡量避開在太陽輻射較強(qiáng)的時(shí)段澆筑。由于工程需要在夏季施工，應(yīng)盡量避開正午高溫時(shí)段,必要時(shí)也可搭簡易遮陽棚，澆筑盡量安排在夜間進(jìn)行。3）混凝土拆模時(shí)間控制?；炷猎趯?shí)際溫度養(yǎng)護(hù)的條件下，強(qiáng)度在設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%以上，混凝土中心與表面最低溫度控制在25℃以內(nèi)，拆模后混凝土表面溫降不超過9℃。

1.6 做好表面隔熱保護(hù)

大體積混凝土的溫度裂縫，主要是由內(nèi)外溫差過大引起的?；炷翝仓?，由于內(nèi)部較表面散熱慢，會形成內(nèi)外溫差，表面收縮受內(nèi)部約束產(chǎn)生拉應(yīng)力，但是這種拉應(yīng)力通常很小，不至于超過混凝土的抗拉強(qiáng)度而產(chǎn)生裂縫。但是如果此時(shí)受到冷空氣的襲擊，或者快速通風(fēng)散熱，表面溫度下降過大就很容易導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。所以混凝土在拆模后，特別是低溫季節(jié),應(yīng)立即采取表面保護(hù)，防止表面降溫過大，引起裂縫。

1.7 養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑完畢后，應(yīng)及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)，以保持混凝土表面濕潤,這樣既減少外界高溫倒罐，又防止干縮裂縫的發(fā)生,促進(jìn)混凝土強(qiáng)度的穩(wěn)定增長。一般在澆筑完畢后12～18 h內(nèi)立即開始養(yǎng)護(hù)，連續(xù)養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于28 d或設(shè)計(jì)的齡期。

1.8 通水冷卻

在大體積混凝土內(nèi)安裝通水小管道，根據(jù)測溫控制點(diǎn)的溫度值來控制通水降溫的開始與結(jié)束時(shí)間,采用通冷水方法來降低混凝土最高溫度峰值。應(yīng)注意通水時(shí)間不能過長，因?yàn)闀r(shí)間過長會造成降溫過大而引起較大的溫度應(yīng)力。

2 大體積混凝土的施工實(shí)例方案

2.1 工程概況

本工程是一座集商業(yè)、辦公公寓為一體的現(xiàn)代化建筑，地下1層地上12層，總建筑面積1萬多平方米，結(jié)構(gòu)型式為框架剪力墻結(jié)構(gòu)。本工程地下室為消防水池、水泵室、配電室及發(fā)電機(jī)室，1～3層主要是商業(yè)及辦公用房，4層起為公寓。本工程地下室基礎(chǔ)采用振動沉管灌注樁與筏板基礎(chǔ)。承臺設(shè)計(jì)底標(biāo)高為5．5m,基礎(chǔ)底板厚度為900 cm,采用C40防滲混凝土,抗?jié)B等級為S8,整個(gè)基礎(chǔ)底板的混凝土量約為2 000ms。計(jì)劃基礎(chǔ)底板混凝土澆灌時(shí)間為2 d。

2.2 施工準(zhǔn)備工作

大體積混凝土的施工技術(shù)要求比較高，特別在施工中要防止混凝土因水泥水化熱引起的溫度差產(chǎn)生溫度裂縫，因此需要從材料選擇、技術(shù)措施等有關(guān)環(huán)節(jié)做好充分的準(zhǔn)備工作，才能保證大體積混凝土基礎(chǔ)底板順利施工。

2.3 材料選擇

1）水泥：考慮普通水泥水化熱較高，將普通水泥應(yīng)用到大體積混凝土中,大量水泥水化熱不易散發(fā)，混凝土內(nèi)部溫度過高,與表面產(chǎn)生較大的溫度差，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)表面拉應(yīng)力超過早期混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)就會產(chǎn)生溫度裂縫,因此應(yīng)采用水化熱比較低的礦渣硅酸鹽水泥、火山灰水泥，通過摻加合適的外加劑改善混凝土的性能，提高混凝土的抗?jié)B能力。

2）粗骨料：采用碎石，粒徑5～25mm，含泥量不大于1%。選用粒徑較大，級配良好的石子配置的混凝土，和易性較好，抗壓強(qiáng)度較高，可以減少用水量及水泥用量，從而使水泥水化熱減少，降低混凝土溫度。

3）細(xì)骨料：優(yōu)選中粗砂，也可采用中砂，即山砂45%+人工砂55%，平均粒徑大于0．5mm，含泥量不大于3%，選用平均粒徑較大的中粗砂拌制的混凝土比采用細(xì)砂拌制的混凝土可減少用水量10%左右，同時(shí)相應(yīng)減少水泥用量，使水泥水化熱減少，降低混凝土溫升，減少混凝土收縮。

4）粉煤灰：由于混凝土的澆筑方式為泵送，為了改善混凝土的和易性便于泵送，考慮摻加適量的粉煤灰。按照規(guī)范要求，采用礦渣硅酸鹽水泥拌制大體積粉煤灰混凝土?xí)r，其粉煤灰取代水泥的最大限量為25%。粉煤灰能減少水化熱，改善混凝土和易性，但摻粉煤灰的混凝土早期極限抗拉值均有所降低，對混凝土抗?jié)B抗裂不利，因此粉煤灰的摻量最好控制在10%左右。

2.4 混凝土配合比

1）混凝土采用攪拌站供應(yīng)的商品混凝土，因此要求混凝土攪拌站根據(jù)現(xiàn)場提出的技術(shù)要求，提前做好幾組混凝土試配。

2）按照國家現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范、普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程及粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范中的有關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.5 現(xiàn)場準(zhǔn)備工作

1）基礎(chǔ)底板鋼筋及柱、墻插筋應(yīng)分段盡快施工完畢，并進(jìn)行隱蔽工程驗(yàn)收?；A(chǔ)底板上的地坑、積水坑采用組合模板支撐。將基礎(chǔ)底板上表面標(biāo)高抄在柱、墻鋼筋上，并作明顯標(biāo)志，供澆筑混凝土?xí)r找平用。澆筑混凝土?xí)r，預(yù)埋的測溫管及保溫所需的塑料薄膜、草席等應(yīng)提前準(zhǔn)備好。

2）項(xiàng)目經(jīng)理部應(yīng)與建設(shè)單位聯(lián)系好施工用電，以保證混凝土振搗及施工照明用。管理人員、施工人員、后勤人員、保衛(wèi)人員等晝夜排班，堅(jiān)守崗位，各負(fù)其責(zé)，保證混凝土連續(xù)澆灌的順利進(jìn)行。

2.6 大體積混凝土施工

2.6.1 施工段的劃分及澆筑順序

由于基礎(chǔ)底板的尺寸不大，底板厚度均為600 Era左右，因此基礎(chǔ)底板為一個(gè)自然施工段，混凝土的澆筑順序由A至E軸方向從l到30軸向后澆筑?；A(chǔ)底板外側(cè)四周用240mm磚墻，然后水泥砂漿找平層，采用逆作涂膜防水，在851涂膜防水層上抹1：3水泥砂漿，3 d后作外模板?；A(chǔ)底板上的預(yù)留基坑、積水坑部位采用組合鋼模板支模，不合模數(shù)的部位采用木模板支模。

2.6.2 鋼筋

鋼筋加工在現(xiàn)場鋼筋場進(jìn)行，暗梁主筋采用閃光對接焊連接，底板鋼筋采用冷搭接。基礎(chǔ)底板鋼筋施工完畢進(jìn)行柱、墻插筋施工，柱、墻插筋應(yīng)保證位置準(zhǔn)確?；A(chǔ)底板鋼筋及柱、墻插筋施工完畢，組織一次隱蔽工程驗(yàn)收，合格后方可澆筑混凝土。

2.6.3 混凝土澆筑

采用商品混凝土,用混凝土運(yùn)輸車運(yùn)到現(xiàn)場，一般采用2臺混凝土輸送泵送筑?；炷翝仓r(shí)采用分區(qū)定點(diǎn)、一個(gè)坡度、循環(huán)推進(jìn)，一次到頂?shù)臐仓に?。布料桿的長度劃定澆筑區(qū)域，每臺泵車負(fù)責(zé)本區(qū)域混凝土澆筑,澆筑時(shí)先在一個(gè)部位進(jìn)行，直至達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，混凝土形成扇形向前流動，然后在其坡面上連續(xù)澆筑，循環(huán)推進(jìn)。這種澆筑方法能較好地適應(yīng)泵送工藝，使每車混凝土都澆筑在前一車混凝土的形成面上，確保每層混凝土之間的澆筑間歇時(shí)間不超過規(guī)定的時(shí)間，同時(shí)可解決頻繁移動泵管的問題，也便于澆筑完的部位進(jìn)行覆蓋和保溫?；炷翝仓r(shí)在每臺泵車的出灰口處配置3～4臺振搗器,因?yàn)榛炷恋奶涠缺容^大,在1．5m厚的底板內(nèi)可斜向流淌lm遠(yuǎn)左右。2臺振搗器主要負(fù)責(zé)下部斜坡流淌處振搗密實(shí)，另外1～2臺振搗器主要負(fù)責(zé)頂部混凝土振搗。

由于混凝土坍落度比較大，會在表面鋼筋下部產(chǎn)生水分，或在表層鋼筋上部的混凝土產(chǎn)生細(xì)小裂縫。為了防止出現(xiàn)這種裂縫，在混凝土初凝前和混凝土預(yù)沉后采取二次抹面壓實(shí)措施。

現(xiàn)場按每澆筑100立方米(或一個(gè)臺班)制作3組試塊，1組壓7 d強(qiáng)度。1組壓28 d強(qiáng)度歸技術(shù)檔案資料用，1組壓l4 d強(qiáng)度備用。防水混凝土抗?jié)B試塊按規(guī)范規(guī)定每單位工程不得少于2組，考慮本工程不太大，按規(guī)定取2組防水混凝土抗?jié)B試塊。

2.6.4 混凝土測溫

基礎(chǔ)底板混凝土澆筑時(shí)應(yīng)設(shè)專人配合預(yù)埋測溫管。測溫管的長度分為兩種規(guī)格，測溫點(diǎn)布置應(yīng)按測溫平面布置圖進(jìn)行預(yù)埋，預(yù)埋時(shí)測溫管與鋼筋綁扎牢固，以免位移或損壞。每組測溫線有2根并在線上用膠帶做好標(biāo)志，便于區(qū)分深度。測溫線用塑料袋罩好，綁扎牢固，測溫端頭不能受潮，測溫線位置用保護(hù)木框作為標(biāo)志，便于保溫后查找。

配合專職測溫人員，按兩班考慮，對測溫人員要進(jìn)行培訓(xùn)和技術(shù)交底,測溫人員要認(rèn)真負(fù)責(zé)，按時(shí)按孔測溫，不得遺漏或弄虛作假，測溫記錄要填寫清楚、整潔，換班時(shí)要進(jìn)行交底。測溫工作應(yīng)按要求進(jìn)行，并經(jīng)技術(shù)部門同意后方可停止測溫。測溫時(shí)發(fā)現(xiàn)混凝土內(nèi)部最高溫度與外部溫度之差達(dá)到25℃或溫度異常，應(yīng)及時(shí)通知技術(shù)部門和項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人，以便及時(shí)采取措施。測溫采用液晶數(shù)字顯示電子測溫儀，以保證測溫讀數(shù)準(zhǔn)確。

2.6.5 混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑及二次抹面壓實(shí)后應(yīng)立即覆蓋保溫，先在混凝土表面覆蓋二層草席，然后在上面覆蓋一層塑料薄膜。

新澆筑的混凝土水化速度比較快，蓋上塑料薄膜后可進(jìn)行保溫保養(yǎng)，防止混凝土表面因脫水而產(chǎn)生干縮裂縫，同時(shí)可避免草席因吸水受潮而降低保溫性能。柱、墻插筋部位是保溫的難點(diǎn)，要特別注意蓋嚴(yán)，防止造成溫差較大或受凍。

停止測溫的部位經(jīng)技術(shù)部門和項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人同意后，可將保溫層及塑料薄膜逐層掀掉，使混凝土散熱。