蔣成杰

舜元建設(shè)（集團(tuán)）有限公司 上海 200335

1 大體積混凝土裂縫機(jī)理及防范措施

1.1 裂縫原因

大體積混凝土開裂的原因多種多樣，主要是受混凝土的水泥水化熱影響。由于大體積混凝土的截面厚度較大，在水泥水化的過程中熱量在混凝土內(nèi)部聚集，導(dǎo)致與外部溫差增大，從而因混凝土內(nèi)外部脹縮方向不一致，而在表面形成裂縫[1]。此外，在外界氣溫環(huán)境變化較大的情況下，由于對混凝土覆蓋保溫的不及時(shí)，當(dāng)外界氣溫驟降，使得溫差增大，產(chǎn)生的溫度應(yīng)力也隨之增大，當(dāng)溫度應(yīng)力超過極限值時(shí)，將產(chǎn)生裂縫[2]。大量水分的蒸發(fā)也會使混凝土體積急劇收縮，當(dāng)水分未達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)便會產(chǎn)生干縮裂縫[3]。

除以上主要原因之外，混凝土裂縫的產(chǎn)生還有一些次要原因，如管理措施未到位、施工技術(shù)的不恰當(dāng)運(yùn)用以及混凝土原材料未滿足要求等[4]。

1.2 裂縫控制措施

裂縫的防范措施主要是控制原材料質(zhì)量和保證施工的恰當(dāng)性。首先對水泥等原料進(jìn)行質(zhì)量控制，保證源頭的質(zhì)量合格，同時(shí)需進(jìn)行恰當(dāng)?shù)呐浔扔?jì)算。而在施工過程中，可對大體積混凝土進(jìn)行分層澆筑，采用多次振搗，以此保證混凝土的強(qiáng)度，提高混凝土抗裂性。除此之外，由于混凝土對溫度的敏感性，施工過程中應(yīng)盡量減小混凝土內(nèi)外的溫差，在白天使用濕麻袋片覆蓋或在炎熱天氣下使用冷水或冰塊進(jìn)行降溫處理等措施。

2 工程實(shí)例

某項(xiàng)目位于上海市徐匯區(qū)，由11幢剪力墻結(jié)構(gòu)住宅、1幢商業(yè)、1個(gè)會所及其他配套設(shè)施組成。項(xiàng)目位于黃浦江畔，定位為高檔住宅小區(qū)，所以對施工質(zhì)量要求非常高。

此項(xiàng)目為整體地下室，地下2層，基礎(chǔ)埋深約11.5 m，底板厚度0.8～1.2 m，屬大體積超長混凝土，技術(shù)難度高。

2.1 裂縫原因分析

由于本項(xiàng)目的質(zhì)量要求非常高，大體積混凝土的施工質(zhì)量控制是實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目高質(zhì)量的難點(diǎn)之一。為預(yù)判本項(xiàng)目大體積混凝土地下室底板施工裂縫可能產(chǎn)生的類型，通過對其他類似項(xiàng)目的資料進(jìn)行分析，得出本項(xiàng)目可能產(chǎn)生的裂縫主要為應(yīng)力裂縫和施工裂縫2種。

1）應(yīng)力裂縫產(chǎn)生的原因有溫度控制不到位、混凝土和易性較差、盲目追求工期、混凝土質(zhì)量不合格等4類。造成上述原因的因素分別敘述如下：

① 溫度控制不到位。主要是測溫工作缺失、養(yǎng)護(hù)措施不到位。

② 混凝土和易性差。主要是運(yùn)輸時(shí)間過長。

③ 盲目追求工期。主要表現(xiàn)在施工方法不當(dāng)，質(zhì)量保證體系不完善。

④ 混凝土質(zhì)量不合格。主要是因?yàn)樵牧腺|(zhì)量不合格、配合比不合理。

2）施工裂縫產(chǎn)生的原因有混凝土和易性較差、盲目追求工期、混凝土質(zhì)量不合格等3類。造成這些原因的因素同應(yīng)力裂縫產(chǎn)生原因的相應(yīng)因素。

針對導(dǎo)致裂縫形成的7種因素，對相應(yīng)的控制要點(diǎn)進(jìn)行了探究分析，結(jié)果如表1所示。

表1 裂縫要因確認(rèn)計(jì)劃

2.1.1 原材料質(zhì)量不合格

在符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下，經(jīng)過對類似項(xiàng)目的項(xiàng)目部實(shí)際情況的調(diào)研，因?yàn)榄h(huán)?？刂?，預(yù)拌混凝土原材料供貨緊張，價(jià)格上漲，導(dǎo)致原材料管控不嚴(yán)，預(yù)拌混凝土質(zhì)量有缺陷，所以原材料的質(zhì)量不合格會成為本項(xiàng)目裂縫產(chǎn)生的原因之一。

2.1.2 配合比不合理

經(jīng)過對類似項(xiàng)目混凝土泵車進(jìn)出場記錄、供貨票據(jù)、試驗(yàn)記錄等進(jìn)行查閱，混凝土配合比符合設(shè)計(jì)要求，配合比不會成為本項(xiàng)目產(chǎn)生裂縫的原因之一。

2.1.3 運(yùn)輸時(shí)間過長

對照類似項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃、混凝土罐車進(jìn)出場記錄、供貨票據(jù)等進(jìn)行查閱，混凝土路上運(yùn)輸時(shí)間均符合要求，以此確認(rèn)運(yùn)輸時(shí)間過長不會成為本項(xiàng)目產(chǎn)生裂縫的主要原因之一。

2.1.4 施工方法不當(dāng)

在大體積混凝土澆筑過程中，常規(guī)后澆帶做法不利于混凝土溫度應(yīng)力的釋放，在此項(xiàng)目中若仍采用常規(guī)后澆帶做法，將會造成裂縫的產(chǎn)生。

2.1.5 測溫工作缺失

通過和類似項(xiàng)目的項(xiàng)目技術(shù)人員詳細(xì)交流以及查閱項(xiàng)目留檔資料發(fā)現(xiàn)，在大底板澆筑過程中并未進(jìn)行實(shí)時(shí)的溫度監(jiān)測工作，而保持溫度差在一定范圍內(nèi)是大體積混凝土施工極其重要的工作，故此確認(rèn)測溫工作的缺失可能為裂縫產(chǎn)生的原因之一。

2.1.6 質(zhì)量保證體系缺失

在本項(xiàng)目中，由于高質(zhì)量要求等原因，現(xiàn)場資料和管理制度以及質(zhì)量責(zé)任體系均完善，且采取公示，因此確認(rèn)本項(xiàng)目不存在因質(zhì)量保證體系制度的缺失而造成裂縫產(chǎn)生的情況。

2.1.7 養(yǎng)護(hù)措施不到位

混凝土澆筑后，若沒有及時(shí)覆蓋保溫或覆蓋保溫時(shí)間不夠，不能有效將溫度差維持在合理范圍內(nèi)，對混凝土質(zhì)量有不利影響，因此確認(rèn)養(yǎng)護(hù)措施不到位將成為裂縫產(chǎn)生的原因之一。

經(jīng)過對以上原因的分析論證，得出原材料質(zhì)量不合格、施工方法不當(dāng)、測溫工作缺失、養(yǎng)護(hù)措施不到位等4項(xiàng)因素，會成為本工程產(chǎn)生裂縫的原因。

2.2 實(shí)施對策

在本項(xiàng)目中，由于對大體積混凝土裂縫控制的高要求，經(jīng)多方討論，決定使用跳倉法對整體地下室進(jìn)行施工。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50496—2009《大體積混凝土施工規(guī)范》第5.1.4條，超長大體積混凝土施工，應(yīng)選用以下方法防止出現(xiàn)有害裂縫：留置變形縫、后澆帶施工、跳倉法施工，其中根據(jù)清華大學(xué)相關(guān)研究數(shù)據(jù)，混凝土收縮變化最快的時(shí)間為澆筑后的5 d內(nèi)，相應(yīng)的跳倉法相鄰兩塊混凝土澆筑的間隔時(shí)間不宜小于7 d，故在此項(xiàng)目中使用跳倉法施工方案是對混凝土產(chǎn)生裂縫影響最小的施工方法。

2.2.1 跳倉法施工分塊及部署

本工程地下室底板、墻體、梁板（含地下室頂板）屬于大體積超長混凝土。地下室底板依據(jù)跳倉工藝劃分成26塊倉塊（圖1）。跳倉法布置圖中，倉塊尺寸最大的是19倉和6倉。根據(jù)基坑設(shè)計(jì)對最下面層土方開挖順序要求，結(jié)合地下室分倉尺寸分析和驗(yàn)算，本項(xiàng)目地下室底板平面劃分為東區(qū)16個(gè)倉，西區(qū)10個(gè)倉，共26塊施工倉。東區(qū)混凝土澆筑順序?yàn)椋?倉、12倉→9倉、7倉→2倉→11倉→4倉、10倉→6倉→15倉→3倉、8倉→13倉、14倉→1倉→16倉（11次，總工期60 d）。西區(qū)混凝土澆筑順序?yàn)椋?7倉、22倉→25倉→18倉→21倉、26倉→19倉→24倉→20倉→23倉（8次，總工期40 d）。

圖1 跳倉法施工分塊

2.2.2 跳倉法混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)

地下室底板分塊最大澆筑量為2 164.2 m3，根據(jù)GB 50496—2009《大體積混凝土施工規(guī)范》附錄A.0.1混凝土泵實(shí)際平均輸出量，可以根據(jù)混凝土泵的最大輸出量、配管情況和作業(yè)效率，確定本項(xiàng)目高峰期需要配置3臺120 m3/h混凝土泵車，根據(jù)運(yùn)距，每臺泵車需要配置5輛12m3的混凝土罐車，3臺泵車共需配置15輛罐車。

按照本項(xiàng)混凝土最大厚度1.2 m計(jì)，經(jīng)計(jì)算，混凝土養(yǎng)護(hù)保溫層厚度為25 mm即可。

本項(xiàng)目地下施工跨越2017年春夏兩季，混凝土養(yǎng)護(hù)應(yīng)選擇以保濕為主的養(yǎng)護(hù)模式；夏季高溫天氣時(shí)，混凝土表面進(jìn)行二次抹壓后，直接覆蓋1層土工織物，然后再進(jìn)行連續(xù)噴霧養(yǎng)護(hù)；春季碰上反常低溫天氣時(shí)，混凝土表面進(jìn)行二次抹壓后，先覆蓋1層塑料薄膜，然后覆蓋土工織物，接著再進(jìn)行連續(xù)噴霧養(yǎng)護(hù)，現(xiàn)場派專人進(jìn)行澆水。塑料薄膜和草墊要覆蓋嚴(yán)實(shí)，以防混凝土暴露，這樣能有效地保持混凝土表面的水分和溫度，確保混凝土始終處于恒溫養(yǎng)護(hù)中，控制混凝土內(nèi)外溫差小于25 K，防止混凝土內(nèi)部裂縫的產(chǎn)生。

2.2.3 跳倉法底板應(yīng)力與溫度監(jiān)測

由應(yīng)力狀態(tài)及分布，選取具有代表性的倉塊如厚度800 mm的5倉及5、9倉接縫，和厚度1 200 mm的8倉及2、 5倉接縫進(jìn)行溫度監(jiān)測（見圖1）。監(jiān)測點(diǎn)分布規(guī)定：在半軸線上監(jiān)測點(diǎn)分為3或4處，中心點(diǎn)到邊界處等距分布；每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)沿混凝土厚度方向布置3個(gè)測點(diǎn)，即測點(diǎn)分布在距混凝土澆筑體外表以內(nèi)50 mm處、在混凝土澆筑體底面以上50 mm處、在混凝土澆筑體中間位置。如果遇到在800 mm和1 200 mm之間的測點(diǎn)，應(yīng)放在800 mm處。

在準(zhǔn)確監(jiān)測混凝土入模溫度、內(nèi)外溫差、應(yīng)力應(yīng)變后，溫度應(yīng)力始終小于混凝土抗拉強(qiáng)度。

3 結(jié)語

大體積混凝土的施工在越來越多的項(xiàng)目上進(jìn)行應(yīng)用，裂縫的控制也尤為重要。從以上分析中可以得出，項(xiàng)目上裂縫產(chǎn)生的原因不盡相同。在本工程中，應(yīng)用跳倉法對大體積混凝土進(jìn)行施工的方法降低了混凝土裂縫出現(xiàn)的發(fā)生率。對于項(xiàng)目質(zhì)量控制而言，前期需要對大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因進(jìn)行理解，并且針對項(xiàng)目的實(shí)際情況進(jìn)行有效的措施控制。