大體積混凝土裂縫在施工中的預(yù)防和控制

嚴(yán)宏濤 （安徽省中煤新集能源股份有限公司，安徽 淮南 232000）

大體積的混凝土在施工過程中，由于混凝土中水泥的水化放熱反應(yīng)，造成混凝土內(nèi)部溫升幅度要比表面溫升大，而且混凝土升溫峰值過后的降溫過程中，內(nèi)部降溫速度又比表面慢，在上述過程中，混凝土各部分的溫度變形及相互約束，加上邊界的約束作用而使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生復(fù)雜的開裂應(yīng)力狀態(tài)。一旦開裂應(yīng)力超過混凝土的收縮應(yīng)力極限值時(shí)，混凝土就會出現(xiàn)開裂的縫隙，影響其結(jié)構(gòu)的可靠性等。因此，管控大體積混凝土澆筑過程中產(chǎn)生的水化熱引起的內(nèi)部與外部產(chǎn)生溫差，管控大體積混凝土產(chǎn)生有害的溫度裂縫是施工技術(shù)關(guān)鍵所在。大體積混凝土的溫度裂縫是能管能控的，關(guān)鍵在于采取可靠的方法控制水泥水化熱的溫度變化，即通過優(yōu)化混凝土配合比，選擇水化熱小水泥品種，改善大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)方法，以控制大體積混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生。因此，從大體積混凝土構(gòu)造設(shè)計(jì)，原材料選擇與配合比的設(shè)計(jì)、拌制、運(yùn)輸、施工，溫度應(yīng)力的監(jiān)控和應(yīng)急預(yù)案的制定等技術(shù)環(huán)節(jié)，采取一系列技術(shù)措施，才能預(yù)防、管控大體積混凝土裂縫的發(fā)生，保證混凝土質(zhì)量。

1 溫度裂縫形成的因素

1.1 水泥的水化熱

水泥在硬化過程會放出大量熱量，對于體積厚大、不良導(dǎo)體的混凝土，聚集在混凝土內(nèi)部散發(fā)緩慢，促使其內(nèi)部溫度不斷上升，達(dá)到60℃～70℃左右，造成內(nèi)部與外表面熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，混凝土表面就產(chǎn)生裂縫，這種裂縫多發(fā)生在混凝土澆筑工后10～12d。

1.2 外界氣侯變化

大體積混凝土結(jié)構(gòu)在澆筑過程階段中，外界氣侯的變化對混凝土裂縫有著重要的影響。由于混凝土導(dǎo)熱性差，外界溫度下降會使混凝土表面溫度急劇下降，而混凝土體內(nèi)由于水化熱作用仍處于高溫狀態(tài)，促使混凝土表面形成很大的溫度梯度，限制混凝土表面的收縮，導(dǎo)致混凝土的徐變性能不能發(fā)揮出來。在混凝土齡期3～5d拆模時(shí)，其表面混凝土被暴露在較冷的空氣中，也相當(dāng)于一次溫度驟降，因此在拆模時(shí)應(yīng)立即進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)以抑制溫度裂縫的發(fā)生。

1.3 混凝土收縮

在混凝土凝結(jié)硬化過程中，產(chǎn)生化學(xué)收縮，這種收縮變形在約束的作用下會引起混凝土的開裂，隨著混凝土齡期增長，混凝土裂縫也在發(fā)展。

2 預(yù)防措施

2.1 原材料選用

2.1.1 水泥品種

宜選用中熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥，如強(qiáng)度等級為42.5MPa的低熱硅酸鹽水泥，其齡期為7d，水化熱分別為260kj/m，減少單位水泥用量，水泥用量控制在350kg/m3左右。

2.1.2 骨料

粗骨宜優(yōu)先選用熱膨脹系數(shù)小，極限拉伸系數(shù)小，極限拉拉強(qiáng)度高的骨料。粗骨不能選用粒徑過大，骨料級配要有較大的堆積密度和較小的空隙率，控制水泥用量并保證密實(shí)度。細(xì)骨料宜采用中砂，其細(xì)度模數(shù)宜大于2.3，含泥量不大于3%中砂。

2.1.3 外加劑

在混凝土中加入緩凝劑后，改變混凝土的初凝和終凝時(shí)間，二者時(shí)間都延緩4～6h，前3天的水化熱減少，有效控制混凝土內(nèi)部與外部的溫差，降低溫度裂縫發(fā)生的可能性。

在混凝土中加入減水劑后，可降低混凝土的水灰比，減少單位用水量，有效控制因混凝土中水分的蒸發(fā)而引起混凝土收縮產(chǎn)生的裂縫。

2.2 控制混凝土入模溫度

混凝土入模溫度的控制首先從粗骨料、細(xì)骨料、水等原材料入手，其中降低粗骨料的溫度是最有效的辦法，其次是在施工工藝上控制入模溫度，加強(qiáng)作業(yè)面通風(fēng)條件，以加速混凝土內(nèi)部熱量的散發(fā)，同時(shí)做好表面隔熱保溫，防止表面溫度驟降而引的溫度裂縫。

2.3 現(xiàn)場澆筑混凝土溫度的控制

施工現(xiàn)場環(huán)境溫度對混凝土的澆筑溫度影響不容忽視，所以要避開炎熱天氣澆筑混凝土，應(yīng)在環(huán)境溫度較低情況澆筑混凝土地，一般環(huán)境溫度最低不宜低于5℃，最高環(huán)境溫度不宜超過28℃。

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2.4 勞動力及機(jī)械設(shè)備

人是施工中的主要因素。施工前需根據(jù)工程量大小及施工難易程度進(jìn)行計(jì)算，確定工程所需要人工量。施工人員需要持有各個(gè)工種崗位技能證書進(jìn)行上崗操作，安排有相關(guān)施工經(jīng)歷的隊(duì)伍進(jìn)行施工，尤其對于混凝土工，操作技術(shù)水平要嚴(yán)格要求。安排好施工人員，做好班組的安排，組織各主要工種及時(shí)到位，保證各個(gè)工序有效銜接，避免出現(xiàn)施工冷縫。在施工前對班組做好技術(shù)交底工作，并對技術(shù)交底執(zhí)行情況進(jìn)行檢查。在混凝土施工過程中，施工技術(shù)管理人員、工長必須在現(xiàn)場值班。

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙計(jì)算混凝土澆筑量，并以此計(jì)算出運(yùn)輸混凝土罐車的數(shù)量，混凝土泵車的數(shù)量。根據(jù)不同測溫深度的要求加工測溫管，確定合理的測溫布設(shè)方案。

2.5 生產(chǎn)準(zhǔn)備工作

①加強(qiáng)對鋼筋，預(yù)留洞、預(yù)埋管線、預(yù)埋件、加強(qiáng)筋的檢查，要符合設(shè)計(jì)圖紙、規(guī)范的要求，做到準(zhǔn)確無誤。

②在施工作業(yè)面鋪設(shè)人行腳手馬道。

③做好分層澆筑混凝土厚度標(biāo)志。

④檢查振搗棒的配備數(shù)量、振幅，振動頻率是否滿足振搗要求。

⑤落實(shí)混凝土養(yǎng)護(hù)用的材料到現(xiàn)場情況。

⑥安排好泵車停機(jī)點(diǎn)，清理阻擋混凝土運(yùn)輸車輛的障礙物。

2.6 質(zhì)量技術(shù)管理

①加強(qiáng)各種原材料檢驗(yàn)、試驗(yàn)工作，安排試驗(yàn)員負(fù)責(zé)混凝土試塊的制作，按相關(guān)規(guī)范留制強(qiáng)度試塊、抗?jié)B試塊，及時(shí)了解混凝土強(qiáng)度和抗?jié)B性能。

②在施工中嚴(yán)格按照已批復(fù)的施工方案及技術(shù)交底進(jìn)行施工，做到責(zé)任明確，分工到人。

③為保證商品混凝土供應(yīng)的連續(xù)性，加強(qiáng)現(xiàn)場指揮調(diào)度工作，還須聯(lián)系混凝土供應(yīng)商安排專人參與施工期間的現(xiàn)場值班。保證有備用運(yùn)輸車輛和泵車。

④要加強(qiáng)大體積混凝土澆筑后的保濕養(yǎng)護(hù)、測溫工作檢查。施工單位要有專人監(jiān)測混凝土內(nèi)部與外部的溫差，發(fā)現(xiàn)溫差超過技術(shù)交底指標(biāo)，應(yīng)及時(shí)反饋到技術(shù)職能部門，及時(shí)采取措施降低混凝土溫升和溫降的梯度，降低混凝土內(nèi)部溫度和表面溫差。

2.7 制定施工工藝流程

①做好混凝土施工流水段的劃分。

②在鋼筋隱蔽工程驗(yàn)收通過后，混凝土澆筑前，施工單位技術(shù)人員、質(zhì)量檢查人員、班組長再次檢查模板標(biāo)高和軸線、鋼筋數(shù)量和保護(hù)層厚度、預(yù)埋件位置尺寸、規(guī)格、數(shù)量等是否符合設(shè)計(jì)圖紙的要求。檢查模板支撐穩(wěn)定性及模板按縫密實(shí)情況，做好隱蔽記錄。

③對混凝土配合比進(jìn)行抽樣檢查，并對進(jìn)場的商品混凝土坍落度進(jìn)行抽查。按規(guī)范留置同條養(yǎng)護(hù)試塊和標(biāo)養(yǎng)試塊。

3 控制措施

大體積混凝土施工中控制措施如下：

①澆筑混凝土中隨時(shí)到混凝土生產(chǎn)廠家檢查各種原材料是否按配合比進(jìn)行配制并要求混凝土生產(chǎn)廠家每車混凝土都要出具混凝土強(qiáng)度等級、坍落度、出廠時(shí)間、數(shù)量、施工部位和到達(dá)地點(diǎn)的送貨單，現(xiàn)場對坍落度進(jìn)行檢查。

②要求混凝土工加強(qiáng)混凝土振搗、插點(diǎn)均勻排列，振搗時(shí)要做到“快插慢拔”，在振搗過程中，將振搗棒上下略有抽動，以使上下振動均勻，振動棒應(yīng)插入下層50mm左右，以消除上下兩層之間冷縫。振搗間距以500mm為宜、振搗時(shí)間以20～30s為宜；也不宜過振，以表面不再顯著下沉、表面無氣泡且泛漿均勻?yàn)闇?zhǔn)。加強(qiáng)第二次振搗工作，二次振搗時(shí)間控制在澆筑后的1～2h內(nèi)，以提高混凝土強(qiáng)度與鋼筋的握裹力，防止因混凝土沉陷而產(chǎn)生裂縫，增加混凝土密實(shí)度，使混凝土的抗壓強(qiáng)度提高10%～15%左右，從而提高抗裂性。

③混凝土澆筑宜采用斜面分層法，即采用“分區(qū)定點(diǎn)，一個(gè)坡度、分層澆筑、循序推進(jìn)、逐步到頂”的方法，采用合理的分層澆筑方式，每層厚度大約500mm，并任其斜向流動，層層推移，必須保證第一層混凝土初凝前進(jìn)行第二層混凝土澆筑。此方法澆筑搗散熱快，可降低混凝土的入模溫度，且不宜產(chǎn)生冷縫。

④泌水問題處理措施：在施工中工嚴(yán)把各種原材料質(zhì)量是關(guān)鍵，嚴(yán)格控制混凝土單位用水量、水灰比和砂率，監(jiān)控?fù)椒欧勖夯液蟮乃冶龋刂苹炷潦┕ぶ械母鱾€(gè)工序質(zhì)量。

⑤防止鋼筋和綁扎鋼絲接觸模板，避免形成滲水通道，確保混凝土保護(hù)層必須滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

⑥混凝土澆筑完畢后，應(yīng)在混凝土終凝后且面層強(qiáng)度達(dá)到每平方1.2mp后，方可上人支模或堆放材料。

⑦混凝土的表面處理：在振搗混凝土最上面一層時(shí)，要控制好振搗時(shí)間，避免表面產(chǎn)生太厚的浮漿層，在混凝土澆完后，及時(shí)用2m長刮尺，將多余浮漿刮除，按標(biāo)高控制點(diǎn)，將混凝土表面用木楔抹平，有凹坑的部位用混凝土填平。在初凝前再用鐵抹刀抹光閉合收水裂縫，保證混凝土內(nèi)實(shí)外光。

⑧混凝土澆筑后，混凝土澆筑完畢后12h以內(nèi)應(yīng)對混凝土加以覆蓋并保濕養(yǎng)護(hù)，避免風(fēng)吹、日曬，表面出現(xiàn)急劇溫度變化，以及受到振動或外力的擾動，造成變形產(chǎn)生嚴(yán)重裂縫。

⑨大體積混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)，不僅要滿足混凝強(qiáng)度增長的需要，還應(yīng)通過人工溫度控制，防止混凝土表面與大氣溫差大于20℃引起大體積混凝開裂。

⑩對有抗?jié)B要求的混凝土，采用普通硅酸鹽水泥拌制的混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14天，采用礦渣水泥、火山灰水泥等拌制的混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于21天。

4 結(jié)語

在控制大體積混凝土溫度裂縫時(shí)既要控制混凝土內(nèi)外溫差過大又要防止混凝土表面溫度的突變。同時(shí)也要重視溫度的監(jiān)測，即在施工中隨時(shí)監(jiān)測混凝土內(nèi)外溫差變化趨勢，并以此來調(diào)整溫控措施，確?；炷敛婚_裂。另外施工過程中，工序和各環(huán)節(jié)采取防范措施，是減少裂縫產(chǎn)生和開裂的關(guān)鍵所在，只要各有關(guān)方面齊心協(xié)作，能確保建筑物和構(gòu)件的安全耐久達(dá)到使用壽命。