大體積混凝土施工方法及裂縫處理控制措施

姜健　耿超

摘 要：隨著社會的不斷進步及我國各城市的基礎(chǔ)建設(shè)的迅速發(fā)展，大體積混凝土施工裂縫幾乎無所不在，困擾著大批工程技術(shù)人員和管理人員，本文詳細論述了大體積混凝土的施工工藝和技術(shù)要求以及施工裂縫的處理控制措施。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土；裂縫

一、大體積混凝土的澆筑方法

1.全面分層：在整個模板內(nèi)，將結(jié)構(gòu)分成若干個厚度相等的澆筑層，澆筑區(qū)的面積即為基礎(chǔ)平面面積。澆筑混凝土時從短邊開始，沿長邊的方向進行澆筑，要求在逐層澆筑過程中，第二層混凝土必須要在第一層混凝土初凝前澆筑完畢。由于全面分層澆筑，不需要進行分段，不需要支模分隔，而且一般情況下攪拌站的混凝土都能及時的跟上現(xiàn)成的澆筑，所以全面分層是目前大體積混凝土澆筑采用的最多的形式。

2.分段分層：當采用全面分層方案時澆筑強度很大，現(xiàn)場混凝土攪拌機、運輸和振搗設(shè)備均不能滿足施工要求時，可采用分段分層澆筑的方案。澆筑混凝土時結(jié)構(gòu)沿長邊方向分成若干段，澆筑工作從底層開始，當?shù)谝粚踊炷翝仓欢伍L度后，便回頭澆筑第二層，當?shù)诙訚仓欢伍L度后，回頭澆筑第三層，如此向前呈階梯形推進。分段分層方案適用于結(jié)構(gòu)厚度不大，但面積或長度較大時采用。

3.斜面分層：采用斜面分層方案時，混凝土一次澆筑到頂，由于混凝土自然流淌而形成斜面。混凝土振搗工作從澆筑層下端開始逐漸上移。斜面分層方案多用于長度較大的結(jié)構(gòu)。由于斜面分層的方案在施工過程中不易控制，因此在我們平時的施工中極少采用這種方案進行混凝土。

二、大體積混凝土的振搗

1.混凝土應(yīng)采取振動棒振搗。對于一次性混凝土澆筑體量較大的，可以同時采用多個振動棒，從不同的方位同時振搗。堅決避免漏振、過振的現(xiàn)象發(fā)生。

2.在振動界限以前對混凝土進行二次振搗，排除混凝土因泌水在粗骨料、水平鋼筋的下部生成的水分和空隙，提高混凝土與鋼筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出現(xiàn)的裂縫，減少內(nèi)部微裂，增加混凝土的密實度，使混凝土的抗壓強度提高，從而提高抗裂性。

三、大體積混凝土的養(yǎng)護

1.養(yǎng)護方法分為保濕法和保溫法兩種。保濕法是常見的養(yǎng)護方法，澆水次數(shù)應(yīng)能保持混凝土具有足夠的濕潤狀態(tài)為準，養(yǎng)護初期，水泥水化作用進行較快。

2.養(yǎng)護時間。為了確保新澆筑的混凝土有適宜的硬化條件，防止在早期由于干縮而產(chǎn)生裂縫，大體積混凝土澆筑完畢后，應(yīng)在12h內(nèi)加以覆蓋和澆水。普通硅酸鹽水泥拌制的混凝土養(yǎng)護時間不得少于14d；礦渣水泥、火山灰水泥等拌制的混凝土養(yǎng)護時間不得少于21d。對于有抗?jié)B要求的大體積混凝土，其養(yǎng)護時間應(yīng)提高一個檔次，普通硅酸鹽水泥拌制的混凝土養(yǎng)護時間不得少于21d；礦渣水泥、火山灰水泥等拌制的混凝土養(yǎng)護時間不得少于28d。

四、大體積混凝土裂縫的原因

近年來大量裂縫的出現(xiàn)，并非與荷載作用有直接關(guān)系，通過大量的調(diào)查與實測研究證明這種裂縫是由于變形作用引起，包括溫度變形（水泥的水化熱、氣溫變化、環(huán)境生產(chǎn)熱），收縮變形（塑性收縮、干燥收縮、碳化收縮）及地基不均勻沉降（膨脹）變形。由于這些變形受到約束引起的應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度導(dǎo)致裂縫，統(tǒng)稱“變形作用引起的裂縫”。

大體積混凝土施工階段所產(chǎn)生的溫度裂縫，一方面是混凝土內(nèi)部因素：由內(nèi)外溫差而產(chǎn)生的；另一方面是混凝土的外部因素：結(jié)構(gòu)的外部約束和混凝土各質(zhì)點間的約束，阻止混凝土收縮變形，混凝土抗壓強度較大，但抗拉能力卻很小，所以溫度應(yīng)力一旦超過混凝土能承受的抗拉強度時，即會出現(xiàn)裂縫。這種裂縫的寬度在允許限值內(nèi)，一般不會影響結(jié)構(gòu)的強度，但卻對結(jié)構(gòu)的耐久性有所影響，因此必須予以重視和加以控制。而產(chǎn)生裂縫的主要原因有以下幾點造成： （1）材料不良引起的裂縫；（2）施工不當引起的裂縫；（3）溫差引起的裂縫；（4）混凝土收縮引起的裂縫；（5）荷載引起的裂縫；（6）非荷載原因（如溫度、收縮、不均勻沉降、凍脹等因素）引起的裂縫。

五、大體積混凝土裂縫分析

混凝土是一種脆性材料，抗拉強度是抗壓強度的1/10左右，短期加荷時的極限拉伸變形只有（0.6～1.0）×104，長期加荷時的極限位伸變形也只有（1.2～2.0）×104。裂縫深度h與結(jié)構(gòu)厚度H的關(guān)系如下：h≤0.1H表面裂縫；0.1H

混凝土的裂縫有害程度的標準是根據(jù)使用條件決定的。目前世界各國的規(guī)定不完全一致，但大致相同。如從結(jié)構(gòu)耐久性要求、承載力要求及正常使用要求，最嚴格的允許裂縫寬度為0.1mm。近年來，許多國家已根據(jù)大量試驗與泵送混凝土的經(jīng)驗將其放寬到0.2mm。當結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境正常，保護層厚度滿足設(shè)計要求，無侵蝕介質(zhì)，鋼筋混凝土裂縫寬度可放寬至0.4mm；在濕氣及土中為0.3mm；在海水及干濕交替中為0.15mm。沿鋼筋的順筋裂縫有害程度高，必須處理。

由于結(jié)構(gòu)在外荷載作用下的破壞和倒塌是從裂縫擴展開始的，因此人們對裂縫往往產(chǎn)生一種建筑破壞的恐懼感是可以理解的。

在采用泵送條件下，其收縮與水化熱大大增加，約束應(yīng)力裂縫很難避免，張拉前開裂，張拉后又不閉合，裂縫控制的難度更加困難。

六、大體積混凝土裂縫的控制

1.在選擇水泥原料的時候，應(yīng)盡量優(yōu)先選用水化熱低、凝結(jié)時間長的水泥，優(yōu)先采用中熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥、大壩水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥或低強度水泥拌制混凝土。

2.采用改善骨料級配，砂選用中粗砂，含泥量小于3%，清除泥土和石粉，級配要好，從而可能提高混凝土自身的強度，相對可以減少水泥用量，對克服溫度裂縫有好處。

3.采用冰水配制混凝土或混凝土攪拌站廠址配置有深水井，采用冰涼的井水配制，粗細骨料均搭設(shè)遮陽棚，避免日光曝曬，用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度。

4.在保證混凝土強度及坍落度要求的前提下，使用適當?shù)木從郎p水劑，減少水泥用量、降低水灰比，以減小水化熱。

5.摻加外加劑可使混凝土密實性、和易性好，表面易抹平，形成微膜?？捎行У馗纳扑酀{與骨料的粘結(jié)力，提高混凝土抗裂性能、抗碳化性，減少混凝土泌水、水分蒸發(fā)、干燥收縮、碳化收縮、沉縮變形。

6.減小混凝土澆注的分層厚度，在條件允許時減緩混凝土澆注速度，以不出現(xiàn)冷縫為原則。熱天澆筑混凝土時減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱。

7.在混凝土增加預(yù)留孔降溫，澆注完畢養(yǎng)護時期，預(yù)留孔內(nèi)通入冷卻水，養(yǎng)護水由于水泥水化熱而造成溫度升高，每隔2～3小時孔內(nèi)換一次水，孔內(nèi)熱水沿管內(nèi)流下，即可以降低混凝土內(nèi)部的溫度，減少混凝土內(nèi)約束作用。

8.混凝土初凝后，上表面立即覆蓋保溫材料（如泡沫海棉、養(yǎng)護液、草袋、鋸木、濕砂等）并澆水養(yǎng)護，不宜澆水過多，保持混凝土的濕潤即可。厚板側(cè)面及底面采用保留模板的方法養(yǎng)護，在寒冷季節(jié)采取外包塑料薄膜和干草袋的方法保溫措施。規(guī)定合理的拆模時間，在緩慢的散熱過程中，以控制混凝土的內(nèi)外溫差小于20℃，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度，使混凝土獲得必要的強度。