仲懷寶

（無錫市眾誠砼業(yè)有限公司，江蘇 無錫 214124）

1 工程背景

無錫地鐵 3 號(hào)線新梅車輛段新設(shè)計(jì)方案增加上蓋，本車輛段工程劃分為四個(gè)區(qū)域：檢修庫（C3、C4）、運(yùn)用庫（C1、C2）、咽喉區(qū)（B1、B2、B3）、出入段線（A1、A2、A3），目前工程處于基礎(chǔ)承臺(tái)施工階段，采用 C30 大體積混凝土，混凝土的厚度較厚（1.5～2m），混凝土出現(xiàn)開裂風(fēng)險(xiǎn)較高，主要表現(xiàn)在：（1）混凝土的溫降收縮、內(nèi)外溫差易引起溫度裂縫。（2）混凝土自收縮較大，且由于厚度較大，外界水難以進(jìn)入混凝土內(nèi)部進(jìn)行緩解自收縮。與此同時(shí)，自收縮和溫度收縮早期相互疊加，加劇了開裂風(fēng)險(xiǎn)。（3）混凝土暴露面積較大，凝結(jié)硬化前存在塑性開裂風(fēng)險(xiǎn)；此外，后期的干燥收縮問題也不容忽視。此外，由于所受水壓較高，開裂后極易發(fā)生滲漏問題。

2 總體思路及建議技術(shù)方案

2.1 裂縫控制總體思路

（1）采取低溫升、低收縮的高性能混凝土。

（2）根據(jù)施工季節(jié)、材料性能、施工工藝等，選取合適的澆筑方案。

（3）采取必要的保濕、保溫措施，控制混凝土收縮裂縫。

（4）必要時(shí)采取具有降低混凝土溫升的功能材料，以進(jìn)一步降低混凝土的開裂風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 建議技術(shù)方案

（1）凝結(jié)之前塑性裂縫控制：暴露于環(huán)境中的混凝土（混凝土大面積暴露表面），容易因失水導(dǎo)致塑性裂縫。建議：應(yīng)在抹面之后混凝土表面開始變干時(shí)（可通過肉眼觀察，當(dāng)泌水光澤消失時(shí)進(jìn)行）即開始采取覆蓋、表面噴霧等措施進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；或者在凝結(jié)前進(jìn)行二次抹面，使出現(xiàn)的塑性裂縫愈合，其后進(jìn)行蓄水養(yǎng)護(hù)。

（2）配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)：采取低水膠比、大摻合料技術(shù)措施，少摻甚至不摻礦粉，優(yōu)選具有減縮功能的聚羧酸減水劑，減小水化熱及混凝土自收縮。

（3）摻加功能材料：采用水化熱溫升抑制材料（SBT?-TRI），調(diào)控混凝土水化歷程，降低結(jié)構(gòu)混凝土的溫升，同時(shí)降低混凝土內(nèi)外溫差。其技術(shù)原理為：通過降低水泥水化進(jìn)程中加速期的水化放熱速率，延長(zhǎng)水泥水化加速期放熱過程，充分利用結(jié)構(gòu)的散熱條件，為結(jié)構(gòu)散熱贏得寶貴的時(shí)間，達(dá)到大幅度緩解水化集中放熱程度，削弱溫峰和溫降過程，降低溫度開裂風(fēng)險(xiǎn)的目的。圖 1 顯示了水化調(diào)控型化學(xué)外加劑對(duì)水泥水化放熱速率的影響。

圖1 水化溫升抑制劑對(duì)水化放熱的影響

（4）做好保溫養(yǎng)護(hù)：控制內(nèi)外溫差≤18℃?？赏ㄟ^控制表面保溫等效散熱系數(shù)需不大于 170kJ/(m2·d·℃)或保溫效果等效于 2cm 干棉絮的保溫效果，若條件允許，應(yīng)盡量采取蓄水（蓄水深度不小于 10cm）保溫養(yǎng)護(hù)方式，且控制水溫與混凝土表面溫度之差應(yīng)不大于15℃。

3 配合比設(shè)計(jì)及施工工藝措施

為了實(shí)現(xiàn)總體方案中的技術(shù)要求，從原材料、配合比設(shè)計(jì)等方面，提出相應(yīng)指標(biāo)，以提高結(jié)構(gòu)的抗裂性。

3.1 原材料及控制指標(biāo)

（1）水泥：宜選用 P·O42.5 普通硅酸鹽水泥，品質(zhì)應(yīng)穩(wěn)定，細(xì)度適當(dāng)，C3A 含量和堿含量不宜過高，保水性好，與外加劑的相容性好；避免使用溫度較高的水泥，防止混凝土溫度與環(huán)境溫度差幅過大而形成溫度裂縫。嚴(yán)禁使用不合格和過期水泥。

（2）粉煤灰：采用滿足 GB/T 1596—2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》、Ⅱ 級(jí)以上的粉煤灰。粉煤灰應(yīng)品質(zhì)穩(wěn)定、燒失量低。嚴(yán)禁在本工程中使用高鈣粉煤灰。

（3）粒化高爐礦渣粉：應(yīng)符合 GB/T 18046—2017《用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉》的要求，應(yīng)選用 S95 及以上級(jí)別，比表面積不宜大于 450m2/kg。

（4）砂、石：各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)滿足國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn) JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢測(cè)方法》。砂應(yīng)采用級(jí)配良好的潔凈中、粗河砂、江砂，細(xì)度模數(shù)≥2.4。石子應(yīng)采用 5～31.5mm 連續(xù)級(jí)配碎石。嚴(yán)格控制石子的含泥量不超過 1%，泥塊含量不超過 0.5%；砂子的含泥量不超過 2%，泥塊含量不超過1%，云母含量不大于 1%。建議采用線膨脹系數(shù)較低的石灰?guī)r骨料。

（5）減水劑：建議使用收縮率低的高效減水劑，如聚羧酸類減水劑或減縮型聚羧酸減水劑。

（6）水：應(yīng)盡量采用潔凈的地下水，水的性能指標(biāo)應(yīng)符合 JGJ 63—2006《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定。

（7）水化溫升抑制材料：本工程中混凝土的開裂主要原因?yàn)闇亟祽?yīng)力，該材料應(yīng)可有效降低早期的放熱總量，且不影響最終的放熱量。具體指標(biāo)如下：初凝之后的 24h 水化熱降低率≥30%、7d 水化熱降低率≤15%。水化熱按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 12959—2008《水泥水化熱測(cè)定方法》中直接法進(jìn)行測(cè)試。

3.2 混凝土配合比設(shè)計(jì)

（1）混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，混凝土最低水泥用量不應(yīng)低于 220kg/m3；在滿足力學(xué)和耐久性要求前提下，宜采用較低的水泥用量，以降低結(jié)構(gòu)混凝土溫升和自收縮，條件允許時(shí)，宜采用 60d 強(qiáng)度作為強(qiáng)度等級(jí)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)依據(jù)。

（2）摻加礦物摻合料。對(duì)于本工程，在滿足力學(xué)和耐久性要求前提下，建議少摻甚至不摻礦粉。粉煤灰摻量不宜超過膠凝材料用量的 30%，粉煤灰礦粉雙摻時(shí)，摻量不宜超過 40%。

（3）水膠比應(yīng)不大于 0.45。

4 方案制定依據(jù)

4.1 配合比優(yōu)化依據(jù)

摻入礦粉會(huì)增大水泥基材料的自收縮（圖 2），隨著礦粉摻量增加自收縮也不斷增加，摻入粉煤灰則會(huì)減小水泥基材料的自收縮；使用礦物摻合料的目的之一是降低水泥用量、進(jìn)而降低水化熱和結(jié)構(gòu)混凝土的溫升，從而降低開裂風(fēng)險(xiǎn)，礦粉在較低摻量（30% 以內(nèi)），實(shí)體監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，其對(duì)結(jié)構(gòu)混凝土溫升速率幾乎無影響，對(duì)溫度峰值的調(diào)控效果也遠(yuǎn)低于同摻量的粉煤灰（圖 3）。

圖2 礦粉摻入對(duì)水泥凈漿自收縮的影響

圖3 礦物摻合料摻入對(duì)結(jié)構(gòu)混凝土溫升影響

4.2 抗裂性計(jì)算結(jié)果

夏季施工時(shí)（夏季溫度開裂風(fēng)險(xiǎn)最高），開裂方向計(jì)算結(jié)果如圖 4、5 所示。開裂風(fēng)險(xiǎn)定義為“拉應(yīng)力和抗拉強(qiáng)度比值”，開裂風(fēng)險(xiǎn)和開裂關(guān)系如下：

開裂風(fēng)險(xiǎn)＜0.7：基本不會(huì)開裂

開裂風(fēng)險(xiǎn)＞1.0：一定會(huì)開裂

開裂風(fēng)險(xiǎn)介于 0.7～1.0 之間：存在較大開裂風(fēng)險(xiǎn)

混凝土中心及底部開裂風(fēng)險(xiǎn)（拉應(yīng)力和抗拉強(qiáng)度比值）均小于 0.7，表面不采取保溫措施時(shí)，開裂風(fēng)險(xiǎn)大于 1.0。

圖4 混凝土開裂風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算結(jié)果

圖5 表面保溫措施對(duì)開裂風(fēng)險(xiǎn)的影響

（1）入模溫度控制：入模溫度宜小于 30℃，且不應(yīng)大于 35℃。混凝土入模溫度控制方法可參照附錄C。

（2）表面保溫措施：控制表面保溫等效散熱系數(shù)需不大于 170kJ/(m2·d·℃)，內(nèi)外溫差小于 18℃，可有效控制表面溫度裂縫。

5 結(jié)語

裂縫的產(chǎn)生一直是大體積混凝土施工的難點(diǎn)，經(jīng)過采取本文建議技術(shù)方案，在施工中精心選擇原材料，并采用合理的澆筑方法，能有效的防止裂縫的發(fā)生，保證施工質(zhì)量。