李 新 上海鐵路局經(jīng)營開發(fā)處

上海調(diào)度所大體積混凝土施工裂縫控制方法

李 新 上海鐵路局經(jīng)營開發(fā)處

大體積混凝土在澆筑過程中易形成裂縫，貫穿裂縫切斷結(jié)構(gòu)的斷面，破壞結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性，其危害性較大；深層裂縫部分地破壞結(jié)構(gòu)斷面，也有一定危害性，且容易發(fā)展為貫穿裂縫。在分析該工程混凝土裂縫成因的基礎(chǔ)上，對控制方法進(jìn)行探討，可為同類施工提供一定技術(shù)參考。

大體積混凝土；裂縫；控制方法

1 工程概況

客運(yùn)專線上海調(diào)度所工程，位于上海鐵路局院內(nèi)，東臨寶山路，西臨客車整備場，北臨輕軌寶山路站，南臨路局公安辦公樓，為華東地區(qū)鐵路客運(yùn)指揮中心。本工程結(jié)構(gòu)形式為框架--剪力墻，基礎(chǔ)底板厚1.5 m，中間設(shè)后澆帶將基礎(chǔ)底板劃分為南、北2個(gè)澆筑區(qū)域，北區(qū)澆筑總量約為5 700 m3；南區(qū)澆筑總量約為3 960 m3。

2 混凝土裂縫情況

筆者在先澆筑的南區(qū)混凝土底板隨機(jī)選擇了55個(gè)點(diǎn)進(jìn)行觀察，共發(fā)現(xiàn)102條裂縫，各種裂縫的數(shù)量如表1所示。

表1 南區(qū)混凝土裂縫檢查結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

由表1統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知：危害性不大的淺表裂縫占絕大部分，危害性大的貫穿裂縫較少。

3 裂縫成因分析

根據(jù)對施工現(xiàn)場檢查情況，綜合對作業(yè)人員及監(jiān)理人員的走訪，結(jié)合以往同類施工經(jīng)驗(yàn)，從人、料、法、環(huán)四個(gè)方面分析大體積混凝土產(chǎn)生裂縫可能的因素，主要有以下幾點(diǎn)：

3.1 作業(yè)人員的因素

（1）項(xiàng)目部對作業(yè)人員技術(shù)交底不到位，作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求不高；

（2）實(shí)際操作人員受本身技術(shù)素質(zhì)限制，施工能力不強(qiáng)。

3.2 原材料的因素

（1）混凝土水灰比過大，多余水分蒸發(fā)后，混凝土發(fā)生較大的物理收縮，在早期抗裂能力不足的情況下易產(chǎn)生表面龜裂；

（2）混凝土坍落度過大，粗骨料含量多，骨料大量下沉，素漿過多上浮，表面產(chǎn)生較大的收縮而出現(xiàn)龜裂；

（3）使用了水化熱較高的水泥，水化蓄熱多而使混凝土內(nèi)部溫度升高快，表面與內(nèi)部溫差大，容易產(chǎn)生溫度裂縫。

3.3 施工方法的因素

（1）施工過程中振搗點(diǎn)數(shù)不足，間距過大，無二次振搗，導(dǎo)致混凝土不密實(shí)，振搗后的混凝土未處理浮漿，浮漿處開裂；

（2）混凝土養(yǎng)護(hù)不足，南區(qū)混凝土養(yǎng)護(hù)只是采用澆水養(yǎng)護(hù)，未覆蓋麻袋或薄膜，混凝土表面受到風(fēng)吹或陽光照射，水分蒸發(fā)，造成干裂和曬裂；

（3）鋼筋保護(hù)層過厚，沒有充分利用鋼筋的約束作用；

（4）混凝土表面過早承受荷載也是表面產(chǎn)生裂縫的一個(gè)重要原因。

3.4 環(huán)境的因素

（1）氣溫較低，養(yǎng)護(hù)時(shí)沒有覆蓋使表面混凝土受凍而產(chǎn)生裂縫；

（2）混凝土早期受周邊的約束應(yīng)力和內(nèi)外溫差應(yīng)力引起的約束產(chǎn)生裂縫。

因果關(guān)系如圖1所示。

圖1 大體積混凝土產(chǎn)生裂縫因果圖

根據(jù)混凝土裂縫產(chǎn)生機(jī)理及各種裂縫分布情況可以看出，本工程大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因是：使用了水化熱較高的水泥；振搗不密實(shí)；養(yǎng)護(hù)不足；施工溫度較低。

4 采取的措施

4.1 制定對策措施

針對以上分析的主要原因，制定對策措施，在北部混凝土澆筑過程中嚴(yán)格實(shí)施。

（1）針對混凝土使用高水化熱水泥的問題，采取現(xiàn)場試配和技術(shù)調(diào)整的方式予以實(shí)施，具體如下：

①水泥選用水化熱低且凝結(jié)時(shí)間長的水泥，采用普通硅酸鹽水泥中新源P.O42.5水泥。

②優(yōu)化混凝土配合比，摻入適量粉煤灰，減少水泥用量。各種材料用量如表2所示。

表2 改良后混凝土材料用量表

③選用SY-G型高性能膨脹抗裂劑，混凝土中摻入SY-G型高性能膨脹抗裂劑，保證了混凝土凈收縮量在各個(gè)齡期始終小于混凝土極限延伸值，這樣就有效達(dá)到了抗裂防滲的目的。

實(shí)施效果：混凝土內(nèi)部的溫度上升緩慢，避免了混凝土內(nèi)部溫度升溫過快而引起的深層裂縫等。

（2）針對混凝土振搗不密實(shí)的情況，主要通過加強(qiáng)現(xiàn)場管理控制，具體措施如下：

①技術(shù)部對作業(yè)人員進(jìn)行詳細(xì)技術(shù)交底，強(qiáng)調(diào)分三層澆筑，每層澆筑厚度控制在50 cm以內(nèi)，振搗工作從澆筑層的底層開始逐漸上移，以保證分層混凝土間的施工質(zhì)量。

②安排專人現(xiàn)場盯控，重點(diǎn)注意振搗方式，振動(dòng)棒振搗點(diǎn)位相距50 cm，每次振搗時(shí)間以（20～30）s為宜，混凝土表面不再出現(xiàn)氣泡、泛出灰漿為準(zhǔn)，振搗操作要“快插慢拔”、“先振低處，后振高處”，防止混凝土內(nèi)部振搗不實(shí)。

③及時(shí)處理振搗出現(xiàn)的浮漿，排除浮漿后，若表面仍有較厚的水泥漿，則用長刮尺括平。

實(shí)施效果：解決了混凝土振搗不密實(shí)問題，保證了混凝土的質(zhì)量。

（3）針對混凝土養(yǎng)護(hù)不足的要因，具體措施如下：

用浸濕的麻袋覆蓋表面養(yǎng)護(hù)混凝土，保溫保濕，安排專人一天三次澆水，使麻袋充分濕潤，澆水養(yǎng)護(hù)時(shí)間為14天，使混凝土表面充分吸收水分，避免因混凝土表面失水過快、早期收縮加大而出現(xiàn)裂縫。

實(shí)施效果：避免了混凝土澆筑完成后，在早期混凝土收縮過程中表面出現(xiàn)的裂縫。

（4）針對室外天氣溫度較低的要因，采取以下措施：

①由試驗(yàn)員專門負(fù)責(zé)大體積混凝土養(yǎng)護(hù)階段的溫度監(jiān)測，做好記錄，監(jiān)測時(shí)間不少于14天。每12 h進(jìn)行記錄一次，每次監(jiān)測記錄混凝土底部、中部和上部的溫度，并計(jì)算中心溫度和表面混凝土溫度差，確?；炷羶?nèi)外溫差不得超過25°，否則即使采取保溫措施（見圖2）。

圖2 溫度監(jiān)測

②表面覆蓋麻袋，澆水濕潤，不得澆水過多，防止由于室外低溫形成冰凍。

實(shí)施效果：防止了大體積混凝土因內(nèi)外溫差過大引起溫度裂縫。

4.2 實(shí)施效果

4.2.1 質(zhì)量效益

筆者在后澆筑的北區(qū)混凝土底板同樣隨機(jī)選擇了55個(gè)點(diǎn)進(jìn)行觀察，共發(fā)現(xiàn)41條裂縫，各種裂縫的數(shù)量如表3所示。

表3 北區(qū)混凝土裂縫檢查結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

通過表1和表3的數(shù)據(jù)對比可以發(fā)現(xiàn)，針對產(chǎn)生裂縫的主要原因采取措施之后，等量觀測樣本大體積混凝土的裂縫數(shù)量從102條減少到41條，減少了59.8%；對混凝土質(zhì)量影響較大的貫穿裂縫和深層裂縫分別由3條減少到1條，由12條減少到6條，分別減少了66.7%和50%，大大提高了混凝土質(zhì)量（如圖3所示）。

圖3 南北區(qū)混凝土裂縫數(shù)量比較圖

4.2.2 經(jīng)濟(jì)效益

①本工程優(yōu)化混凝土配合比后，比原配合比所用材料節(jié)省了12.1元/m3，按照依據(jù)新配合比澆筑的北區(qū)底板混凝土量約為5 700 m3計(jì)，節(jié)省材料費(fèi)用5700×12.1＝68970元。

②采取針對性措施后，大體積混凝土的裂縫大幅度減少，預(yù)計(jì)節(jié)約處理混凝土裂縫及堵漏修補(bǔ)的費(fèi)用10 000余元。

合計(jì)節(jié)約成本：68970+10000＝78970元。

5 結(jié)束語

近年來鐵路建設(shè)大規(guī)模發(fā)展，涉及到大體積混凝土施工的項(xiàng)目也越來越多。本文認(rèn)為只要認(rèn)真分析工況，根據(jù)實(shí)際條件設(shè)計(jì)混凝土配合比，嚴(yán)格把握施工現(xiàn)場控制，科學(xué)養(yǎng)護(hù)，就能很好地控制大體積混凝土的裂縫，保證工程質(zhì)量，獲得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

責(zé)任編輯：王 華

來稿日期：2015-05-21