徐雙全，吳承華，蔣超強(qiáng)

（中建三局集團(tuán)有限公司，浙江 杭州 310000）

地下室超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)中“跳倉(cāng)法”應(yīng)用的一些思考

徐雙全，吳承華，蔣超強(qiáng)

（中建三局集團(tuán)有限公司，浙江 杭州 310000）

跳倉(cāng)法是一種工程裂縫控制的方法，筆者從施工角度認(rèn)為，混凝土材料控制是裂縫控制的前提、現(xiàn)場(chǎng)施工控制是關(guān)鍵、后期合理的養(yǎng)護(hù)是保障，并分別論述了混凝土材料控制、跳倉(cāng)工藝、現(xiàn)場(chǎng)施工控制以及合理的養(yǎng)護(hù)等方面的控制要點(diǎn)。

裂縫控制；混凝土；約束；施工順序；養(yǎng)護(hù)

0 引言

簡(jiǎn)單地說，“跳倉(cāng)法”是一種有條件的可以將“溫度后澆帶”簡(jiǎn)化為“施工縫”的技術(shù)，是一種主動(dòng)控制工程裂縫的方法[1]。從施工角度講，它需要結(jié)合混凝土材料控制、跳倉(cāng)工藝、現(xiàn)場(chǎng)施工控制以及合理的養(yǎng)護(hù)。裂縫的產(chǎn)生是各影響因素疊加、累加的過程，每控制一項(xiàng)，裂縫產(chǎn)生的幾率就會(huì)降低一分。

1 技術(shù)控制要點(diǎn)

合格的混凝土材料是裂縫控制的前提，正確的現(xiàn)場(chǎng)施工控制是關(guān)鍵，合理的后期養(yǎng)護(hù)是保障。它的成功應(yīng)用需要商品混凝土供需雙方的友好合作、糾正一些施工誤區(qū)并改進(jìn)一些施工方法。工程實(shí)踐中，需要考慮以下問題：

（1）如何降低混凝土自身溫濕度變化對(duì)混凝土體積穩(wěn)定性的影響，并減少混凝土的內(nèi)部缺陷；

（2）如何合理地劃分施工區(qū)塊和施工順序，以減少外約束對(duì)混凝土裂縫的影響，同時(shí)滿足工期需求；

（3）施工工藝有沒有改進(jìn)的空間，以確?；炷恋膭蛸|(zhì)性和密實(shí)度；

（4）如何合理地養(yǎng)護(hù)，有效降低環(huán)境溫濕度變化對(duì)混凝土收縮的影響。

2 材料控制

混凝土是一種非均質(zhì)的復(fù)雜多相混合材料[2]，且內(nèi)部存在較多的裂隙、孔道、空洞等缺陷，也就是常說的混凝土是帶裂縫工作的?；炷涟l(fā)生開裂的條件是：在內(nèi)約束與外約束的疊加作用下，混凝土內(nèi)部的裂隙、孔道等相互連接、貫通直到表面，形成顯性裂縫。針對(duì)材料控制方面，筆者認(rèn)為需要從兩方面入手：降低內(nèi)約束作用和減少內(nèi)部缺陷。

2.1 降低內(nèi)約束作用

混凝土在固化過程中會(huì)發(fā)生溫度變形和濕度變形，而這種變形基本都是在水泥石中發(fā)生的，使得骨料受到圍箍壓力，骨料之間的水泥石則會(huì)受到骨料的約束，產(chǎn)生初始的應(yīng)力和變形，形成潛在的破壞趨勢(shì)[3]，如圖 1 所示。

為降低混凝土的內(nèi)約束作用，一方面，需提升混凝土的勻質(zhì)性，可規(guī)范混凝土的攪拌時(shí)間和運(yùn)輸過程中罐車的轉(zhuǎn)動(dòng)，使得各組分均勻地分布在混凝土結(jié)構(gòu)中。另外，可適當(dāng)降低粗骨料粒徑、堆積孔隙率，相當(dāng)于在同質(zhì)量條件下增加石子數(shù)量，同時(shí)，控制合適的漿骨比，使得骨料起到良好分散應(yīng)力的作用；另一方面，在合理選用原材料的基礎(chǔ)上，在一定范圍內(nèi)，應(yīng)盡可能降低單方混凝土拌合物的用水量，因?yàn)榭刂坪糜盟?，同?qiáng)度條件下的膠凝材料用量也會(huì)相應(yīng)減少，其濕度變形和溫度變形均將減小。

圖 1 混凝土內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)[3]

2.2 減少內(nèi)部缺陷

混凝土是多種材料的混合物，其內(nèi)部多處于不連續(xù)狀態(tài)，內(nèi)部缺陷越多，它們相互貫通的難度越小，裂縫則更容易產(chǎn)生，所以，盡可能地減少混凝土的內(nèi)部缺陷是控制混凝土裂縫的一個(gè)重要方向。

混凝土澆筑完成后，若存在泌水現(xiàn)象，混凝土中的骨料下沉，游離水和輕物質(zhì)上浮以及氣泡溢出，向表層積聚，混凝土內(nèi)部則會(huì)形成較多的缺陷。首先，表層骨料少，易在表層產(chǎn)生塑性收縮裂縫；其次，當(dāng)泌水量較大時(shí)，筆者在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，混凝土中的游離水并非均勻地向上泌出，而是某一區(qū)域的水匯集后形成細(xì)小的水柱向上泌出，尤其是在豎向剪力墻中，泌水的孔道將是后期裂縫發(fā)展的薄弱環(huán)節(jié)；再次，鋼筋上表面和兩側(cè)混凝土的沉降不均勻，使得表面易形成順筋裂縫；最后，泌水容易在較大石子、針片狀石子以及鋼筋下方窩水，這些窩水會(huì)逐漸干燥，以致在混凝土中形成裂隙、空洞。

很多工程項(xiàng)目允許混凝土存在一定量泌水，但筆者認(rèn)為，通過適當(dāng)泌水以減少塑性收縮的益處遠(yuǎn)不能抵消泌水給混凝土造成的內(nèi)部缺陷所產(chǎn)生的危害。

綜上所述，混凝土的材料控制應(yīng)首先重視勻質(zhì)性和保水性，將勻質(zhì)性和良好保水性作為混凝土裂縫控制的一個(gè)重要原則，再輔以其他措施，將能大幅度地減少混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫問題。

3 跳倉(cāng)工藝

跳倉(cāng)工藝是跳倉(cāng)法施工中的一個(gè)核心舉措，它先將超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)按 40m 左右劃分為若干塊，通過合理組織澆筑順序，使得相鄰區(qū)塊澆筑間隔時(shí)間大于 7 天，以釋放混凝土前期大部分的溫度變形和干燥收縮，同時(shí)滿足施工工期需求。不同的澆筑順序使得后澆塊的約束條件不同，不同的約束條件對(duì)裂縫的影響也不盡相同。

3.1 約束對(duì)變形的影響

先澆塊對(duì)后澆塊的約束是由于通常鋼筋限制了混凝土的早期變形[4]。設(shè)定先澆塊體為約束體，其位置固定，后澆相鄰塊體為被約束體。由于在“跳倉(cāng)法”中，約束體與被約束體的距離為零，考慮地下混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的邊界約束時(shí)，可以不考慮彎曲變形和剪切變形，只考慮軸向變形，即只考慮被約束體相對(duì)約束體的平動(dòng)，不考慮轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)外約束的程度大小，外約束又可以分為無約束、能部分變形的約束和完全不能變形的全約束三種。

如圖 2 所示，假設(shè)混凝土區(qū)塊的總收縮量為 △L，理想條件下，在水平向無約束的條件下，混凝土自由收縮，左右兩邊的收縮均為假設(shè)先澆塊為固定端，當(dāng)受到一邊約束時(shí)，約束端的變形受到限制，另一端可自由收縮，并受到約束端的收縮影響，其收縮量應(yīng)為當(dāng)混凝土兩端都受到約束時(shí)，混凝土兩端的變形均受到限制，但混凝土內(nèi)部的收縮依然存在。

圖 2 后澆塊的約束狀態(tài)

外約束作用于混凝土局部，具有確定的作用方向，強(qiáng)烈限制了混凝土在此方向的變形。在外約束的作用下，混凝土的顯性變形不能發(fā)生，出現(xiàn)如下結(jié)果：

（1）使具有初始拉應(yīng)力、拉應(yīng)變的混凝土垂直于外約束方向迅速達(dá)到極限狀態(tài)，并開裂；

（2）使由內(nèi)約束引起的內(nèi)部細(xì)微裂縫擴(kuò)展、延伸，形成粗大的顯性裂縫。

3.2 混凝土澆筑順序的優(yōu)化

跳倉(cāng)法施工中，根據(jù)混凝土后澆塊與先澆塊的相鄰條件，后澆塊在水平向的約束分 0～4 個(gè)約束，共 6 種情況（其中有兩個(gè)約束的情況分為在同一方向和不同方向兩種），約束越多，混凝土能夠釋放的收縮變形越小，越容易出現(xiàn)裂縫，所以，我們?cè)诓邉潩仓樞驎r(shí)，應(yīng)遵循以下原則：

（1）盡量選擇“遞推”的澆筑方式，避免出現(xiàn)“品”字型的澆筑方式；

（2）由于施工進(jìn)度的需要，有時(shí)不可避免地出現(xiàn)連續(xù)“折線對(duì)角”澆筑的情況，這樣合攏塊將難以避免，此時(shí)應(yīng)盡量減少合攏塊的數(shù)量。

4 現(xiàn)場(chǎng)施工控制

4.1 混凝土入泵

混凝土中的粗骨料除了骨架作用外，更重要的是分散應(yīng)力的作用，混凝土入泵前，應(yīng)要求罐車快速轉(zhuǎn)動(dòng) 60s 以上，以消除混凝土運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的骨料分布和坍落度損失的不均勻性；嚴(yán)禁現(xiàn)場(chǎng)后加水現(xiàn)象，隨意加水會(huì)造成混凝土的泌水、起砂、砂線、水紋，以及會(huì)對(duì)其硬化之后的實(shí)體強(qiáng)度、抗裂性等造成風(fēng)險(xiǎn)；承臺(tái)、集水坑、電梯井、模板低洼處等部位的積水應(yīng)及時(shí)排出，很多項(xiàng)目認(rèn)為這些積水在澆筑過程中會(huì)被混凝土擠走，其實(shí)不然，它們很多一部分會(huì)被混凝土吸收，然后順著混凝土由下向上泌出，易在混凝土中形成較多的內(nèi)部缺陷，危害較大。施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)注重以上三項(xiàng)工作的進(jìn)行。

4.2 澆筑與振搗

澆筑和振搗是混凝土施工的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，決定了混凝土的均勻性和密實(shí)性。澆筑的過程中，要合理布泵、確定合理的澆筑順序以避免冷縫的產(chǎn)生；振搗過程中，要注意不要漏振、過振。施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)根據(jù)混凝土的供應(yīng)條件，每條泵配備足夠的振搗棒，一般要求每條泵振搗棒人數(shù)不低于 3 人，隨著混凝土澆筑工作的向前推進(jìn)，振搗棒相應(yīng)跟上，要保證整個(gè)澆筑范圍內(nèi)混凝土的密實(shí)。

4.3 收面與抹壓

振搗完成后的收面與抹壓。筆者建議，地下室底板與樓、頂板應(yīng)區(qū)別對(duì)待。底板二次收面后直接覆蓋薄膜開始養(yǎng)護(hù)。樓、頂板則采用二次收面、二次抹壓工藝，其難點(diǎn)在于時(shí)間節(jié)點(diǎn)的控制。收面主要是為了控制板面平整度，時(shí)間在初凝以前。很多工程為控制平整度使用了各種各樣的工具，但效果并不理想，筆者認(rèn)為，控制混凝土具有良好的保水性能，認(rèn)真做好刮杠和木板兩次收面即可達(dá)到較好的平整度需求。抹壓的時(shí)間節(jié)點(diǎn)控制對(duì)樓、頂板結(jié)構(gòu)的裂縫控制非常關(guān)鍵，目前很多項(xiàng)目選用抹光機(jī)來施工，建議以短邊向長(zhǎng)邊 S形推進(jìn)，時(shí)間早了，漿體易被鐵板甩出，效果不佳，時(shí)間晚了，易對(duì)已成型的混凝土造成擾動(dòng)，加大裂縫產(chǎn)生的可能，以漿體剛好不至于被鐵板甩出為宜，如圖 3 所示。

圖 3 抹壓時(shí)間示意

5 養(yǎng)護(hù)

混凝土早期的裂縫控制，就是混凝土中的收縮應(yīng)力與混凝土極限拉伸的博弈過程，養(yǎng)護(hù)的目的就是讓混凝土的收縮應(yīng)力降低，為抗拉強(qiáng)度的增長(zhǎng)贏得時(shí)間?；炷翝仓?，收縮分為快速發(fā)展階段（一般在澆筑后 12h 內(nèi)）和平穩(wěn)發(fā)展階段（終凝后）[5]，我們需要根據(jù)混凝土收縮的不同發(fā)展階段，進(jìn)行合理的養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)的原則是宜早不宜遲、宜長(zhǎng)不宜短，同時(shí)注重養(yǎng)護(hù)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的控制。

5.1 水平結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)

混凝土硬化前產(chǎn)生的收縮主要為塑性收縮，當(dāng)表面的失水速率超過內(nèi)部水向表面遷移的速率時(shí)，即混凝土表層的自由水不足以滿足蒸發(fā)量的需求，表層的濕度開始降低，毛細(xì)孔水（＜100nm）散失而引起收縮，進(jìn)而產(chǎn)生塑性裂縫[6]。這種裂縫的深度局限于混凝土表面，也可能貫穿整個(gè)結(jié)構(gòu)。

混凝土表面開始硬化后，表面的濕度降低，混凝土的干燥面逐漸下移，此時(shí)產(chǎn)生的收縮為干燥收縮。延長(zhǎng)濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間可以推遲干縮的發(fā)生和發(fā)展，這對(duì)于控制混凝土的早期裂縫非常重要。較厚的底板結(jié)構(gòu)可在初凝以前、收面完成后立即覆蓋薄膜養(yǎng)護(hù)，待混凝土終凝后澆水或蓄水養(yǎng)護(hù)，保濕養(yǎng)護(hù)與保溫養(yǎng)護(hù)同樣重要，樓、頂板則在抹壓后進(jìn)行覆膜或澆水養(yǎng)護(hù)。

5.2 豎向結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)

地下室剪力墻的養(yǎng)護(hù)，以帶模養(yǎng)護(hù)、噴淋養(yǎng)護(hù)、噴霧養(yǎng)護(hù)等方法較為多見。

目前，很多項(xiàng)目選擇帶模養(yǎng)護(hù) 3 天或延長(zhǎng)至 7 天以上的方式，筆者認(rèn)為，木模板具有一定的吸水性和蓄熱作用，經(jīng)過 3 天的時(shí)間，混凝土內(nèi)部濕度降低會(huì)產(chǎn)生一定的收縮應(yīng)力，散熱慢以致溫峰高。拆模前，混凝土表面受到模板的約束裂縫未被顯現(xiàn)，拆模后，混凝土表面水分散失快、溫度降低速度快，會(huì)產(chǎn)生較大的溫、濕度收縮應(yīng)力，而此時(shí)，混凝土的極限拉伸強(qiáng)度將不足以抵抗收縮應(yīng)力，非常容易產(chǎn)生裂縫，這也許是有些剪力墻拆模當(dāng)時(shí)沒有發(fā)現(xiàn)裂縫而短時(shí)間過后就能看到裂縫的原因吧。延長(zhǎng)混凝土拆模時(shí)間，雖可減緩混凝土內(nèi)部水分的散失速度和溫度的降低速度，但在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，即使延長(zhǎng)拆模時(shí)間至 7 天，混凝土的裂縫也并未得到較好的改善。借鑒杭州某地下室結(jié)構(gòu)全鋁模施工和某工程清水施工的經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為，在外界環(huán)境溫濕度較為適宜的條件下，拆模時(shí)間宜早不宜遲，但要避免拆模過早引起的螺桿洞滲漏水的問題，并將此想法在杭州、金華地區(qū)的 5 個(gè)工程中進(jìn)行了實(shí)踐，秋冬季施工，控制拆模時(shí)間不超過兩天，基本達(dá)到控制地下室剪力墻每 100m 裂縫數(shù)量不超過 3 條。筆者建議以強(qiáng)度達(dá)到 15MPa 作為拆模時(shí)間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制（此為實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)估值，尚需試驗(yàn)驗(yàn)證，僅供參考），同時(shí)，拆模后，可考慮立即采用新型混凝土節(jié)水保濕養(yǎng)護(hù)膜進(jìn)行覆膜養(yǎng)護(hù)。

另外，筆者不建議采用噴淋養(yǎng)護(hù)的方法，因?yàn)楹芏囗?xiàng)目難以做到通過噴淋養(yǎng)護(hù)使得混凝土表面持續(xù)處于較高的濕度條件下，頻繁的干濕交替易產(chǎn)生“失水疲勞”，會(huì)進(jìn)一步增加裂縫的數(shù)量。噴霧養(yǎng)護(hù)的方法，筆者尚未實(shí)踐，這里不做討論。

6 結(jié)語

跳倉(cāng)法是一種主動(dòng)控制工程裂縫的方法，它是材料控制、跳倉(cāng)工藝、現(xiàn)場(chǎng)施工控制和合理養(yǎng)護(hù)的結(jié)合，只有做好每一個(gè)階段，才能獲得應(yīng)用的成功。它的核心價(jià)值（或者說核心目的）是為了控制混凝土裂縫和提升混凝土施工質(zhì)量，至于它應(yīng)用產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益只是它帶來的附屬效益，在應(yīng)用的過程中，希望大家不要舍本逐末，加強(qiáng)過程控制，這樣才能把產(chǎn)生的附屬效益擴(kuò)大，觀念的轉(zhuǎn)變比技術(shù)本身更加重要。

前面的論述是筆者在近三年多的施工實(shí)踐中的一些思考，在這里進(jìn)行一次論述，限于筆者經(jīng)驗(yàn)有限，其片面性和在所難免，如有不正確的地方，還望各位同仁、前輩批評(píng)指正。

[1] 徐榮年．工程結(jié)構(gòu)裂縫控制——步入“王鐵夢(mèng)法”及詮補(bǔ)（第一版）[M]．中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012,8．

[2] 廉慧珍．求索與感悟——我的論文選評(píng)（第一版）[M]．中國(guó)建材工業(yè)出版社，2015,6．

[3] 徐有鄰，顧祥林．混凝土結(jié)構(gòu)工程裂縫的判斷與處理（第一版）[M]．中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010．

[4] 姜偉，袁勇，柳獻(xiàn)．地下結(jié)構(gòu)中混凝土結(jié)構(gòu)邊界約束效應(yīng)分析[J]．結(jié)構(gòu)工程師，2011, 27(1)∶ 61-65．

[5] 周永祥．以新觀點(diǎn)和新措施對(duì)待高性能混凝土——高性能混凝土技術(shù)的幾個(gè)問題[J]．工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化．2015(3)∶ 58-62.

[6] 姚燕．高性能混凝土的體積變形及裂縫控制（第一版）[M]．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011．

徐雙全（1988—），男，主要從事工程裂縫控制和混凝土質(zhì)量提升等方面的研究。

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