淺談大體積混凝土裂縫控制

張立娟

【摘 要】簡述大體積砼裂縫產(chǎn)生的原因，裂縫預(yù)測、現(xiàn)場控制，材料選擇，砼的養(yǎng)護(hù)。

【關(guān)鍵詞】大體積砼；溫度裂縫；沉縮裂縫；裂縫預(yù)測

0.前言

隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中大體積砼越來越多，工程實踐證明，大體積砼施工難度比較大，砼產(chǎn)生裂縫的機(jī)率較多，稍有差錯，將會造成無法估量的損失。為了降低經(jīng)濟(jì)損失，我們要減少和控制裂縫的的出現(xiàn)。

從裂縫的形成過程可以看到，砼特別是大體積砼之所以開裂，主要是砼所承受的拉應(yīng)力和砼本身的抗拉強(qiáng)度之間的矛盾發(fā)展的結(jié)果。因而為了控制大體積砼裂縫，就必須盡最大可能提高砼本身抗拉強(qiáng)度性能和降低抗應(yīng)力（特別是溫度應(yīng)力）這兩方面綜合考慮?？估瓘?qiáng)度主要決定于砼的強(qiáng)度等級及組成材料，要保證抗拉強(qiáng)度關(guān)鍵在于原材料的優(yōu)選和配合比的優(yōu)化（砼強(qiáng)度等級設(shè)計已經(jīng)確定），由于砼選用地材，從經(jīng)濟(jì)角度來考慮，原材料優(yōu)化的空間相對較小，所以降低拉應(yīng)力是控制砼裂縫的有效途徑，而降低拉應(yīng)力主要通過減少溫度應(yīng)力和沉縮應(yīng)力來控制溫度裂縫和沉縮裂縫。

1.溫度裂縫

1.1溫度裂縫產(chǎn)生的主要原因

一是由于溫差較大引起的，砼結(jié)構(gòu)在硬化期間水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，使砼表面和內(nèi)部溫差較大，砼內(nèi)部膨脹高于外部，此時砼表面將受到很大的拉應(yīng)力，而砼的早期抗拉強(qiáng)度很低，因而出現(xiàn)裂縫。這種溫差一般僅在表面處較大，離開表面就很快減弱，因此裂縫只在接近表面的范圍內(nèi)發(fā)生，表面層以下結(jié)構(gòu)仍保持完整。二是由結(jié)構(gòu)溫差較大，受到外界的約束引起的，當(dāng)大體積砼澆筑在約束地基（例如樁基）上時，又沒有采取特殊措施降低，放松或取消約束，或根本無法消除約束，易發(fā)生深進(jìn)，直至貫穿的溫度裂縫。

1.2溫度裂縫形成的過程

一般（人為）分為三個時期：一是初期裂縫--就是在砼澆筑的升溫期，由于水化熱使砼澆筑后2-3天溫度急劇上升，內(nèi)熱外冷引起“約束力”，超過砼抗拉強(qiáng)度引起裂縫。二是中期裂縫--就是水化熱降溫期，當(dāng)水化熱溫升到達(dá)峰值后逐漸下降，水化熱散盡時結(jié)構(gòu)物的溫度接近環(huán)境溫度，此間結(jié)構(gòu)物溫度引起“外約束力”，超過砼抗拉強(qiáng)度引起裂縫。三是后期裂縫，當(dāng)砼接近周圍環(huán)境條件之后保持相對穩(wěn)定，而當(dāng)環(huán)境條件下劇變時，由于砼為不良導(dǎo)體，形成溫度梯度，當(dāng)溫度梯度較大時，砼產(chǎn)生裂縫。

1.3溫度控制

溫度裂縫的產(chǎn)生一般是不可避免的，重要的是如何把其控制在規(guī)范允許的范圍之內(nèi)，要進(jìn)行有效的控制，就必須進(jìn)行科學(xué)預(yù)測，以保證控制的準(zhǔn)確性。對溫度應(yīng)力的控制現(xiàn)場一般是進(jìn)行溫控。在澆筑砼時，采用溫度傳感片和測溫儀，從澆筑開始測溫（包括入模溫度，環(huán)境溫度），并及時抹壓（特別是初凝前）和保溫保濕養(yǎng)護(hù)。澆筑完后根據(jù)溫控指標(biāo)，及時調(diào)整保溫保濕養(yǎng)護(hù)條件。

溫度影響系數(shù)受多種因素影響，其中溫度、濕度、散熱界面（土、空氣等），初凝時間、風(fēng)速、溫差等影響較大，特別是風(fēng)速和溫差較大時，溫度影響系數(shù)？大大降低，最高溫升將降低，這與我們的實測結(jié)果是相吻合的。但為防止降溫過快，形成大的溫度梯度，夏季選用蓄水養(yǎng)護(hù)，秋冬季加蓋草袋、海綿如果工地氣候風(fēng)大、干燥特征拆模后及時采取防風(fēng)，保溫措施，并及時回填土，結(jié)果證明這些方法對溫度影響系數(shù)的改變是非常有用的，事實表明控制也是非常成功的。

2.沉縮裂縫

當(dāng)然砼沉縮裂縫在大體積砼（特別是泵送大流態(tài)砼）施工中也是非常多的。主要原因是振搗不密實，沉實不足，或者骨料下沉，表層浮漿過多，砼澆筑后，沒有及時抹壓實（特別是初凝前的二次拌壓），且表面覆蓋不及時，受風(fēng)吹日曬，表面水份散失快，產(chǎn)生干縮，砼早期強(qiáng)度又低，不能抵抗這種變形而導(dǎo)致開裂。

在施工中采用緩凝型泵送劑，延緩砼的凝結(jié)硬化速度，充分利用外加劑（特別是緩凝劑）的特性，適時增加抹加次數(shù)，消除表面裂縫（特別是沉縮裂縫和初期溫度裂縫），特別是初凝前的抹壓，這對消除表有效的。

3.保證大體積混凝土質(zhì)量的措施

3.1選擇合適水泥和嚴(yán)格控制水泥用量

優(yōu)先采用525R普通水泥，425R普通水泥等高標(biāo)號水泥，以減少水泥用量。選用低熱水泥，減少水化熱，降低混凝土的溫升值。并盡量選用后期強(qiáng)度（90或120天），降低水泥量，并延緩峰值。在滿足設(shè)計和混凝土可泵性的前提下，將425R水泥用量控制在450kg/m3，525R水泥用量控制在360kg/m3。以降低砼最高溫升，降低砼所受的拉應(yīng)力。

3.2嚴(yán)格控制骨料級配和合泥量

選用10.40mm連續(xù)級配碎石（其中10.30mm級配含量65%左右），細(xì)度模數(shù)2.80-3.00的中砂（通過0.315n凹篩孔的砂不少于15%，砂率控制在40%-45%）。砂、石含泥量控制在1%以內(nèi)，并不得混有有機(jī)質(zhì)等雜物，杜絕使用海砂。

3.3選擇適當(dāng)外加劑

可根據(jù)設(shè)計要求，混凝土中摻加一定用量外加劑，如防水劑、膨脹劑、減水劑、緩凝劑等外加劑。外加劑中糖鈣能提高混凝土的和易性，使用水量減少20%左右，水灰比可控制在0.55以下，初凝延長到5h左右。

3.4選擇優(yōu)化配合比

選用良好級配的骨料，嚴(yán)格控制砂石質(zhì)量，降低水灰比，并在砼中摻加粉煤灰和外加劑等，以降低水泥用量，減少水化熱，以降低砼溫升，從而可以降低砼所受的拉應(yīng)力。

3.5采用切實可行的施工工藝

根據(jù)泵送大體積混凝土的特點，采用“分段定點，一個坡度，薄層澆筑，循序推進(jìn)，一次到頂”的方法。這種自然流淌形成斜坡混凝土的方法，能較好地適應(yīng)泵送工藝，避免混凝土輸送管道經(jīng)常拆除、沖洗和接長，從而提高泵送效率，簡化混凝土的泌水處理，保證上下層混凝土澆筑間隔不超過初凝時間。根據(jù)混凝土泵送時自然形成一個坡度的實際情況，在每個澆筑帶的前后布置兩道振動器，第一道布置在混凝土出料口，主要解決上部混凝土的振實；由于底層鋼筋間距較密，第二道布置在混凝土坡腳處，以確保下部混凝土密實。隨著澆筑的推進(jìn)，振動器也相應(yīng)跟上，以確保整個高度上混凝土的質(zhì)量。由于大體積泵送混凝土表面水泥漿較厚，故澆筑結(jié)束后須在初凝前用鐵滾筒碾壓數(shù)遍，打磨壓實，以閉合混凝土的收水裂縫。

3.6嚴(yán)格控制混凝土入模溫度

大體積砼最好選在春秋季施工，以降低入模溫度，既是在夏季施工最好采取有效措施降低入模溫度，再者澆筑砼時最好不要讓砼在太陽下直接爆曬。施工過程中應(yīng)對碎石灑水降溫，保證水泥庫通風(fēng)良好，自來水預(yù)可先放入地下蓄水池中降溫。

3.7加適當(dāng)預(yù)埋件

在砼易裂縫部位埋設(shè)應(yīng)力應(yīng)變傳感片，直接測試?yán)瓚?yīng)力，以便更直接控制砼（調(diào)節(jié)保溫保濕養(yǎng)護(hù)條件，保證溫度梯度），確保砼不裂縫。在基礎(chǔ)面筋上加設(shè)鐵絲網(wǎng)或小直徑鋼筋網(wǎng)，以提高砼表面抗裂性（中間溫度筋可去掉）。如3.00m厚承臺設(shè)計時，在承臺中間設(shè)置了墊20@2肋水平抗縮鋼筋網(wǎng)片。采用“水平分層間隙”施工方法，分兩層進(jìn)行澆筑，間隙時間7d以上，分層厚度各1.5m，抗縮鋼筋網(wǎng)設(shè)置在下層1.5m的上表面。在工期允許的情況下，這種施工方法可降低內(nèi)部最高溫升、減少人力、材料及機(jī)械設(shè)備的投入。

3.8改進(jìn)施工技術(shù)

施工時加強(qiáng)插筋位置的振搗、抹壓、養(yǎng)護(hù)。由于鋼筋是熱的良導(dǎo)體，易產(chǎn)生大的溫度梯度，這是裂縫產(chǎn)生的一個主要環(huán)節(jié)。同時加強(qiáng)初凝前的抹壓，以消除初期裂縫，并加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)，提高砼抗拉強(qiáng)度。

3.9加強(qiáng)砼澆筑后的養(yǎng)護(hù)

砼澆筑后，應(yīng)盡快回填土--土是砼最好的養(yǎng)護(hù)材料之一。目前這是砼保溫保濕養(yǎng)護(hù)的最有效方法，對預(yù)防裂縫是非常有益的。如采用蓄水法保溫養(yǎng)護(hù)，在混凝土施工期間可通入冷卻循環(huán)水，以便加快承臺內(nèi)部熱量的散發(fā)。如采用內(nèi)散外蓄綜合養(yǎng)護(hù)措施，可有效降低混凝土的溫升值，且可大大縮短養(yǎng)護(hù)周期，對于超厚大體積混凝土施工尤其適用。

3.10加強(qiáng)技術(shù)管理

加強(qiáng)原材料的檢驗、試驗工作。施工中嚴(yán)格按照方案及交底的要求指導(dǎo)施工，明確分工，責(zé)任到人。加強(qiáng)計量監(jiān)測工作，定時檢查并做好詳細(xì)記錄，認(rèn)真對待澆筑過程中可能出現(xiàn)的冷縫，并采取措施加以杜絕。在變截面施工前，一定要加強(qiáng)預(yù)測，并保證預(yù)測的科學(xué)性。同時在實施過程中，要切實落實施工方案。

3.11加強(qiáng)混凝土的測溫工作

為及時掌握混凝土內(nèi)部溫升與表面溫度的變化值，在承臺內(nèi)埋沒若干個測溫點，采用L形布置，每個測溫點埋設(shè)溫管2根01根管底埋置于承臺混凝土的中心位置，測量混凝土中心的最高溫升，另一根管底距承臺上表面100mm，測量混凝土的表面溫度，測溫管均露出混凝土表面100mm。用100的紅色水銀溫度計測溫，以方便讀數(shù)。第l-5d每2h測溫1次，第6d后每4h測溫1次，測至溫度穩(wěn)定為止。從已有施工經(jīng)驗的測溫情況看，混凝土內(nèi)部溫升的高峰值一般在3.5d內(nèi)產(chǎn)生，3d內(nèi)溫度可上升到或接近最大溫升，內(nèi)外溫差值在20℃左右，控制在規(guī)范規(guī)定范圍內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象。

3.12其它參考意見

大體積混凝土采用泵送工藝，泵送過程中，常會發(fā)生輸送管堵塞故障，故提高混凝土的可泵性十分重要。須合理選擇泵送壓力，泵管直徑，輸送管線布置應(yīng)合理。泵管上須遮蓋濕麻袋，并經(jīng)常淋水散熱?；炷现械纳笆辛己玫募壟?，碎石最大粒徑與輸送管徑之比宜名1：3，砂率宜在40%-45%間，水灰比宜在0.5-0.55間，坍落度宜在15-18cm間。

及時與氣象臺取得聯(lián)系，掌握天氣情況。由于大體積混凝土承臺連續(xù)澆筑，故澆筑現(xiàn)場須設(shè)防雨棚，并在基坑四周，設(shè)置盲溝和集水井。 [科]