熱帶沙漠氣候下混凝土裂縫控制技術(shù)

趙凱峰

摘 要：混凝土裂縫是混凝土工程中普遍受關(guān)注而又十分棘手的質(zhì)量通病。本工程位于吉布提，屬于熱帶沙漠氣候，根據(jù)氣候特點，項目從混凝土構(gòu)件設(shè)計、原材料、配合比、施工工藝等方面進(jìn)行改進(jìn)，采取有效措施，確保結(jié)構(gòu)混凝土裂縫符合質(zhì)量要求。

關(guān)鍵詞：混凝土；裂縫；控制

1 工程情況簡介

吉布提某項目，位于非洲東海岸，屬于熱帶沙漠氣候，終年炎熱少雨，4月至10月為熱季，日平均氣溫37℃，最高氣溫達(dá)45℃以上，具有太陽直曬溫度高、紫外線強(qiáng)、晝夜溫差大等特點。我司承建的建筑工程地下通道混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計總長180m，凈高4.5m，凈寬7m，墻體厚度40cm，屬超長混凝土結(jié)構(gòu)。在正式施工之前，項目部十分重視，組織技術(shù)攻關(guān)小組，通過多次試驗，從容易引起混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的各個層面出發(fā)，逐一排查，認(rèn)真總結(jié)，找到了一套可以在熱帶沙漠氣候下較好地控制混凝土裂縫的方法。該地下通道平面示意圖如圖1所示。

2 混凝土產(chǎn)生裂縫原因

2.1 原材料

不同種類地水泥，其水化反應(yīng)熱相差很大，相應(yīng)的混凝土干縮變化也很大。同時，粗細(xì)骨料的含泥量、針片狀含量、顆粒級配、各種外加劑和摻合料的使用等等均會對混凝土裂縫的產(chǎn)生起到不同的作用。

2.2 混凝土的拌合

混凝土攪拌時間過短或者過長，導(dǎo)致拌合不均勻或者發(fā)生離析乃至泌水現(xiàn)象。配合比的選用不當(dāng)，水泥選用不當(dāng)，水泥用量過大，或者水灰比過大，砂率選擇不當(dāng)、外加劑摻量不當(dāng)?shù)染鶗诓煌潭壬蠈?dǎo)致混凝土裂縫的產(chǎn)生。

2.3 混凝土的運(yùn)輸

由于運(yùn)距過長或者長時間等待，混凝土水化反應(yīng)導(dǎo)致入模溫度過高。澆筑前混凝土塌落度過小，人為加水，造成水灰比過大。

2.4 混凝土的澆筑

混凝土澆筑過程中的施工工藝，是裂縫產(chǎn)生的重要原因。澆筑時，需要根據(jù)構(gòu)件類型、鋼筋布置情況等合理確定施工方法。澆筑速度過快、振搗方式不恰當(dāng)、振搗不足、過度振搗、過度抹平等。

2.5 混凝土的養(yǎng)護(hù)

養(yǎng)護(hù)是混凝土施工中非常重要的階段，養(yǎng)護(hù)條件對裂縫的產(chǎn)生起到了重要的作用，施工中應(yīng)盡量使混凝土構(gòu)件接近標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件。

2.6 其他

此外，混凝土構(gòu)件結(jié)構(gòu)尺寸過大（大體積混凝土）、混凝土內(nèi)外溫差過大、外界荷載干擾、鋼筋保護(hù)層過大或者過小、模板剛度不夠，過早拆?；虿鹉２划?dāng)?shù)鹊?，均會在不同程度上造成混凝土裂縫的產(chǎn)生。

3 裂縫控制措施

項目根據(jù)在吉布提的土建施工經(jīng)驗，采取有效的措施，將裂縫的數(shù)量及有害程度控制在允許的范圍內(nèi)（要求寬度≤0.2mm）。

3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，擋土墻、地下室墻壁等類結(jié)構(gòu)伸縮縫最大間距在20m～30m，高溫下的施工，應(yīng)該根據(jù)實際情況減小這一數(shù)值。在高溫下施工，擋土墻、地下室墻壁等結(jié)構(gòu)伸縮縫的間距設(shè)置不宜超過15m，本項目根據(jù)經(jīng)驗，采用10m為一個施工段。

地下墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)重視構(gòu)造配筋配置的重要性，在構(gòu)件中配置構(gòu)造鋼筋可以有效控制裂縫的寬度并限制其發(fā)展，通過減小裂縫間距，使裂縫寬度能夠控制在可以接受的范圍內(nèi)。同樣的配筋率，采用小直徑、小間距的構(gòu)造配筋能夠?qū)炷亮芽p起到很好的抑制作用。為增強(qiáng)側(cè)墻混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂能力，本項目在側(cè)墻內(nèi)兩側(cè)增設(shè)Φ6@100雙層雙向抗裂構(gòu)造鋼筋。

3.2 原材料及配合比要求

3.2.1 原材料選取

根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)要求，選擇合適的水泥品種，選用級配優(yōu)良的砂石等原材料。重視外加劑的使用，通過不同的試驗，選擇合適的外加劑摻量，以達(dá)到降低水泥用量、降低水化熱、改善混凝土工作性能的作用。

3.2.2 原材料降溫

在攪拌站的砂子、碎石、水泥等原材料上方搭設(shè)遮陽棚，以避免其遭到日光暴曬而溫度大幅度提高。在混凝土拌制前一小時對砂、碎石等原材料人工降溫，向料堆灑水，通過水分蒸發(fā)以降低原材料的自身溫度，確保原材料在拌合前處于較低溫度，進(jìn)而降低混凝土的出廠溫度。

3.2.3 加入聚丙烯腈抗裂纖維。

因混凝土中本身存在很多微裂紋，在外加應(yīng)力下（例如因溫差產(chǎn)生的溫度應(yīng)力，失水收縮產(chǎn)出的收縮應(yīng)力等），微裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展，從而產(chǎn)生裂縫。在混凝土中摻入纖維后，纖維交聯(lián)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)會吸收部分?jǐn)嗔涯埽档土藨?yīng)力集中程度，提高材料的斷裂韌性，達(dá)到抗裂效果。

3.3 施工要求

（1） 混凝土澆筑盡量選擇在氣溫較低的晚間進(jìn)行。同時根據(jù)澆筑速度，合理安排罐車數(shù)量，減少混凝土的等待時間，以降低混凝土入模溫度。施工之前，對模板、鋼筋等進(jìn)行淋水，以達(dá)到人工降溫的目的?；炷翝仓r，采用臺階法，按一定厚度、次序、方向、分層進(jìn)行，保證澆筑層面平整，澆筑厚度控制在50cm以內(nèi)，內(nèi)外側(cè)墻板一齊澆筑，交替上升，墻身完成后，再進(jìn)行頂板澆筑。

（2）混凝土澆筑應(yīng)先平倉后振搗，嚴(yán)禁以振搗代替平倉。振搗時間以混凝土粗骨料不再顯著下沉，并開始泛漿為準(zhǔn)，將混凝土內(nèi)的氣泡振搗出，避免振搗時間太短或過長，造成欠振、漏振及過振，振搗時應(yīng)快進(jìn)慢出，振搗棒孔自動閉合為宜。振搗點排列有序，間距控制在有效振搗半徑1.5倍內(nèi)。上層混凝土振搗時振搗棒應(yīng)插入下層混凝土5cm左右，不應(yīng)過深，以免造成下層混凝土的過振。避免振搗棒故意觸碰鋼筋和模板，上一層混凝土澆筑時間控制在下一層混凝土初凝之前，以防出現(xiàn)冷縫。

（3）澆筑完的混凝土初凝后，盡快用土工布遮蓋避免失水，并立即進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)保持混凝土表面濕潤，并且保證連續(xù)養(yǎng)護(hù)14d。側(cè)墻墻體3d后松模約3-5mm，頂部設(shè)噴淋管，養(yǎng)護(hù)7d后方可拆模。在通道端部用土工布封閉，盡可能防止干燥空氣流入，以防通道內(nèi)濕度降低加劇混凝土表面水分蒸發(fā)產(chǎn)生裂縫。

（4）安排專人對澆筑完成的墻體進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，確保24小時全保濕。同時，在此期間杜絕爆破施工、回填作業(yè)等能夠?qū)炷聊淘斐刹焕绊懙囊蛩亍?/p>

4 結(jié)論

本施工方法應(yīng)用于吉布提熱帶沙漠氣候地區(qū)，能夠有效控制在高溫施工中混凝土裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展，增加混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。充分地利用了當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有材料，避免從國內(nèi)或第三國采購礦渣水泥等低熱型水泥及粉煤灰等原材而導(dǎo)致施工成本的增加。

參考文獻(xiàn)：

[1] GB 50010—2010.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[2] 陳肇元，崔京浩，朱金銓等.鋼筋混凝土裂縫機(jī)理與控制措施[J].工程力學(xué)，2006.