淺析地下大體積混凝土裂縫的成因及控制

　　摘要：本文從地下大體積混泥土裂縫產(chǎn)生的原因出發(fā)，有針對(duì)性的提出了防治和控制地下大體積混泥土裂縫產(chǎn)生的措施，本文的研究對(duì)實(shí)際工程應(yīng)用和維護(hù)有借鑒意義。
　　關(guān)鍵詞：地下工程　大體積混凝土　裂縫　控制
　　中圖分類號(hào)：TU6　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A　文章編號(hào)：1672-3791(2012)0l(b)-0070-01
　　隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快以及城市建設(shè)飛速發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，城鎮(zhèn)人口急劇膨脹，已經(jīng)引發(fā)了建筑用地緊張、生存空間擁擠、交通阻塞、基礎(chǔ)設(shè)施落后、生態(tài)失衡、環(huán)境惡化等城市病。它不僅給人們的生活帶來了不良的影響，而且還制約著城市經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展，成為我國(guó)現(xiàn)代城市可持續(xù)發(fā)展的障礙。
　　為了解決這些難題，我國(guó)已經(jīng)開始著手對(duì)城市地下空間資源的合理利用。我國(guó)城市地下空間發(fā)展由20世紀(jì)90年前的人防工程改建轉(zhuǎn)變到20世紀(jì)90年代以“城市可持續(xù)發(fā)展”為目標(biāo)的地下空間開發(fā)利用的發(fā)展上來。然而，由于地下工程所處的環(huán)境相當(dāng)復(fù)雜并且具有深基坑，大跨度，防滲漏等特點(diǎn)使得對(duì)混泥土結(jié)構(gòu)的裂縫的要求相當(dāng)嚴(yán)格，因此對(duì)混泥土結(jié)構(gòu)的裂縫的研究成為當(dāng)今地下工程構(gòu)筑物迫需解決的問題。
　　1　地下混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因
　　由于混凝土是多種材料組成的非均質(zhì)材料，它具有較高的抗壓強(qiáng)度，良好的耐久性，但抗拉強(qiáng)度低，抵抗變形能力差，易出現(xiàn)裂縫；在墻體混凝土澆筑過程中，晝夜會(huì)產(chǎn)生溫差，由于環(huán)境溫度的不同，導(dǎo)致混凝土入模溫度的不同，使混凝土在硬化過程中溫度不同產(chǎn)生了溫度應(yīng)力，同時(shí)混凝土內(nèi)水泥水化釋放的水化熱引起了混凝土內(nèi)部的溫度變化，也在混凝土內(nèi)產(chǎn)生了溫度應(yīng)力，此時(shí)混凝土在硬化過程中的抗拉強(qiáng)度較低，溫度應(yīng)力將使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫；此外，在混凝土澆筑過程中，混凝土表面泌水，同時(shí)混凝土內(nèi)多余水分蒸發(fā)，導(dǎo)致混凝土內(nèi)產(chǎn)生收縮拉應(yīng)力，使混凝土產(chǎn)生收縮變形，由于地下墻體結(jié)構(gòu)一般超長(zhǎng)，溫度和收縮變形產(chǎn)生的應(yīng)力將使墻體出現(xiàn)豎向裂縫；另外，骨料和基礎(chǔ)的不均勻沉降也是產(chǎn)生裂縫的一個(gè)不可忽視的原因。綜上分析：認(rèn)為地下墻體豎向裂縫是由于變形引起的，主要是水泥水化熱、氣溫變化，施工過程中產(chǎn)生的溫度變化，混凝土收縮變化等產(chǎn)生。
　　2　控制地下混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的措施
　　根據(jù)地下混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因可以看出，要想有效的控制混凝土裂縫應(yīng)從兩個(gè)方面考慮，首先是減少混凝土產(chǎn)生的收縮應(yīng)力，同時(shí)增加混凝土結(jié)構(gòu)抵抗收縮應(yīng)力的能力，可以采取以下措施。
　　(1)優(yōu)化混凝土配合比，通過優(yōu)化配合比選擇合理的膠結(jié)材料、骨料、外加劑，可以減少混凝土溫度和收縮應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫，增強(qiáng)混凝土自身抵抗收縮應(yīng)力的能力。①選擇低水化熱的礦渣硅酸鹽水泥，這種水泥中熟料較少而活性混合材料較多，由于熟料礦物水化較緩慢，減少了水泥的水化過程中產(chǎn)生的熱量，有效抑制了混凝土溫度引起的裂縫，在細(xì)骨料選用上采用中粗砂。②在試配混凝土?xí)r摻加粉煤灰，替代部分水泥，減少水化熱(每增加1kg水泥，水化熱產(chǎn)生的溫度相應(yīng)上升1℃～2℃)，同時(shí)減少混凝土中孔隙，提高混凝土密實(shí)性和強(qiáng)度，粉煤灰的摻入改善了混凝土的工作度，減少混凝土的用水量，能使混凝土在泵送過程中減少泌水和離析現(xiàn)象。③大體積混凝土現(xiàn)澆工程多采用商品混凝土泵送技術(shù)，粗骨料粒徑為5mm～25mm，塌落度較大、水泥用量多，為防止水泥用量多和塌落度大對(duì)裂縫產(chǎn)生的不利因素，在混凝土中摻加緩凝減水劑，可在保證混凝土塌落度的情況下降低混凝土的用水量，同時(shí)延遲水化熱釋放得速度，推遲水化熱產(chǎn)生的峰值。④在混凝土中摻入U(xiǎn)EA膨脹劑，膨脹劑在混凝土的硬化過程中會(huì)發(fā)生化學(xué)變化使混凝土體積產(chǎn)生膨脹，在混凝土內(nèi)使結(jié)構(gòu)處于受壓的自應(yīng)力，此壓應(yīng)力的產(chǎn)生抵制了混凝土在初始硬化過程中餛凝土內(nèi)部產(chǎn)生的拉應(yīng)力，補(bǔ)償了餛凝土的收縮，增強(qiáng)了混凝土的密實(shí)性，避免了裂縫的產(chǎn)生，提高混凝土的抗?jié)B性能。
　　(2)地下混凝土結(jié)構(gòu)一般是一次澆筑，在其水平方向產(chǎn)生的拉應(yīng)力比較大，在中部拉應(yīng)力較大的位置易產(chǎn)生豎向的應(yīng)力裂縫影響建筑物的使用，施工前在地下混凝土中部縱橫方向設(shè)置兩條一米寬的后澆加強(qiáng)帶，減少一次澆筑的長(zhǎng)度，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的拉應(yīng)力得以緩解，控制裂縫的產(chǎn)生。
　　(3)后澆加強(qiáng)帶的施工一般在兩側(cè)餛凝土澆筑一段時(shí)間后填充封閉，為了保證后澆加強(qiáng)帶的施工質(zhì)量，在后澆帶處的鋼筋采取全長(zhǎng)搭接設(shè)置鋼板止水帶，鋼板止水帶兩側(cè)應(yīng)分別掛設(shè)密孔鐵絲網(wǎng)(孔徑5mm)并與墻體鋼筋固定，鐵絲網(wǎng)搭接長(zhǎng)度為80mm，鐵絲網(wǎng)與止水帶之間采用中14鋼筋壓緊焊牢，并在外側(cè)模板和鋼筋之間用木條固定防止混凝土流向后澆帶處。
　　(4)后澆帶可將地下墻體分區(qū)，墻體混凝土澆筑過程采取分段分層澆筑，通過分層振搗循環(huán)澆筑使混凝土內(nèi)水化熱能盡快散失，并對(duì)已澆筑的混凝土進(jìn)行二次振搗，使新舊混凝土結(jié)合密實(shí)。
　　(5)在混凝土硬化過程中加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，在混凝土中水泥水化所用的水量?jī)H為總用水量的20％～25％，其余的水分都要被蒸發(fā)，水分的蒸發(fā)將導(dǎo)致混凝土體積的收縮，可在養(yǎng)護(hù)初期控制水分的蒸發(fā)，使混凝土處于飽水養(yǎng)護(hù)，在達(dá)到一定強(qiáng)度后，再使多余的水分蒸發(fā)，將控制由于水分蒸發(fā)混凝土的收縮產(chǎn)生的應(yīng)力引起的裂縫，在混凝土施工完模板拆除后應(yīng)在表面涂刷養(yǎng)護(hù)劑進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。為了克服溫差對(duì)裂縫的影響，應(yīng)在混凝土表面覆蓋五彩布進(jìn)行遮陽，防止陽光直接照射產(chǎn)生溫度裂縫。
　　(6)地下墻體拆模后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行外側(cè)防水涂料面層和保護(hù)墻的施工，并對(duì)施工完的地下墻面及時(shí)進(jìn)行回填土體，對(duì)結(jié)構(gòu)起到保溫保濕作用，可以有效控制墻體裂縫。
　　(7)改進(jìn)施工技術(shù)。由于鋼筋是熱的良導(dǎo)體，為避免混凝土內(nèi)部溫度突變而產(chǎn)生裂縫，施工時(shí)應(yīng)加強(qiáng)鋼筋周邊位置的振搗，同時(shí)加強(qiáng)初凝前的抹壓和早期養(yǎng)護(hù)，提高混凝土的抗拉強(qiáng)度。大體積砼最好選在春秋季施工，以降低入模溫度，即使是在夏季施工，最好采取有效措施降低混凝土的溫度。施工過程中應(yīng)對(duì)碎石灑水降溫，保證存放水泥的地方通風(fēng)良好，自來水預(yù)先放入地下著水池里降溫。澆筑混凝土應(yīng)避免大風(fēng)大雨天氣，也不要讓混凝土在太陽下直接暴曬。
　　(8)加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)管理。好的管理往往會(huì)產(chǎn)生事半功倍的效果。現(xiàn)場(chǎng)要加強(qiáng)原材料的檢驗(yàn)、試驗(yàn)工作。施工中嚴(yán)格按照方案和交底的要求，明確分工，責(zé)任到人。加強(qiáng)計(jì)量監(jiān)測(cè)工作，定時(shí)檢查并做好詳細(xì)記錄，認(rèn)真對(duì)待澆筑過程中的每一個(gè)細(xì)節(jié)。在變截面施工前，一定要做好科學(xué)的預(yù)測(cè)，同時(shí)在實(shí)施過程中，要切實(shí)落實(shí)施工方案。
　　3　結(jié)語
　　大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生是工程質(zhì)量通病，嚴(yán)重影響到工程結(jié)構(gòu)的耐久性。隨著建筑工程的發(fā)展，地下混凝土結(jié)構(gòu)越來越普遍，對(duì)混凝土裂縫的預(yù)防、控制是工程施工的關(guān)鍵。大體積混凝土裂縫防治措施的研究將越來越受到人們的重視，相信在相關(guān)部門的共同研究下，混凝土裂縫問題將逐漸得到更好的解