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生的原因出發，有針對性的提出了防治和控制地下大體積混泥土裂縫產生的措施，本文的研究對實際工程應用和維護有借鑒意義。
　　關鍵詞：地下工程　大體積混凝土　裂縫　控制
　　中圖分類號：TU6　文獻標識碼：A　文章編號：1672-3791(2012)0l(b)-0070-01
　　隨著我國城市化進程的加快以及城市建設飛速發展，城市規模不斷擴大，城鎮人口急劇膨脹，已經引發了建筑用地緊張、生存空間擁擠、交通阻塞、基礎設施落后、生態失衡、環境惡化等城市病。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濟與社會的發展，成為我國現代城市可持續發展的障礙。
　　為了解決這些難題，我國已經開始著手對城市地下空間資源的合理利用。我國城市地下空間發展由20世紀90年前的人防工程改建轉變到20世紀90年代以“城市可持續發展”為目標的地下空間開發利用的發展上來。然而，由于地下工程所處的環境相當復雜并且具有深基坑，大跨度，防滲漏等特點使得對混泥土結構的裂縫的要求相當嚴格，因此對混泥土結構的裂縫的研究成為當今地下工程構筑物迫需解決的問題。
　　1　地下混凝土結構裂縫產生的原因
　　由于混凝土是多種材料組成的非均質材料，它具有較高的抗壓強度，良好的耐久性，但抗拉強度低，抵抗變形能力差，易出現裂縫；在墻體混凝土澆筑過程中，晝夜會產生溫差，由于環境溫度的不同，導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生了溫度應力，同時混凝土內水泥水化釋放的水化熱引起了混凝土內部的溫度變化，也在混凝土內產生了溫度應力，此時混凝土在硬化過程中的抗拉強度較低，溫度應力將使混凝土產生溫度裂縫；此外，在混凝土澆筑過程中，混凝土表面泌水，同時混凝土內多余水分蒸發，導致混凝土內產生收縮拉應力，使混凝土產生收縮變形，由于地下墻體結構一般超長，溫度和收縮變形產生的應力將使墻體出現豎向裂縫；另外，骨料和基礎的不均勻沉降也是產生裂縫的一個不可忽視的原因。綜上分析：認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，施工過程中產生的溫度變化，混凝土收縮變化等產生。
　　2　控制地下混凝土結構裂縫產生的措施
　　根據地下混凝土結構裂縫產生的原因可以看出，要想有效的控制混凝土裂縫應從兩個方面考慮，首先是減少混凝土產生的收縮應力，同時增加混凝土結構抵抗收縮應力的能力，可以采取以下措施。
　　(1)優化混凝土配合比，通過優化配合比選擇合理的膠結材料、骨料、外加劑，可以減少混凝土溫度和收縮應力產生的裂縫，增強混凝土自身抵抗收縮應力的能力。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生的熱量，有效抑制了混凝土溫度引起的裂縫，在細骨料選用上采用中粗砂。②在試配混凝土時摻加粉煤灰，替代部分水泥，減少水化熱(每增加1kg水泥，水化熱產生的溫度相應上升1℃～2℃)，同時減少混凝土中孔隙，提高混凝土密實性和強度，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象。③大體積混凝土現澆工程多采用商品混凝土泵送技術，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裂縫產生的不利因素，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，同時延遲水化熱釋放得速度，推遲水化熱產生的峰值。④在混凝土中摻入UEA膨脹劑，膨脹劑在混凝土的硬化過程中會發生化學變化使混凝土體積產生膨脹，在混凝土內使結構處于受壓的自應力，此壓應力的產生抵制了混凝土在初始硬化過程中餛凝土內部產生的拉應力，補償了餛凝土的收縮，增強了混凝土的密實性，避免了裂縫的產生，提高混凝土的抗滲性能。
　　(2)地下混凝土結構一般是一次澆筑，在其水平方向產生的拉應力比較大，在中部拉應力較大的位置易產生豎向的應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置兩條一米寬的后澆加強帶，減少一次澆筑的長度，使混凝土內部產生的拉應力得以緩解，控制裂縫的產生。
　　(3)后澆加強帶的施工一般在兩側餛凝土澆筑一段時間后填充封閉，為了保證后澆加強帶的施工質量，在后澆帶處的鋼筋采取全長搭接設置鋼板止水帶，鋼板止水帶兩側應分別掛設密孔鐵絲網(孔徑5mm)并與墻體鋼筋固定，鐵絲網搭接長度為80mm，鐵絲網與止水帶之間采用中14鋼筋壓緊焊牢，并在外側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，墻體混凝土澆筑過程采取分段分層澆筑，通過分層振搗循環澆筑使混凝土內水化熱能盡快散失，并對已澆筑的混凝土進行二次振搗，使新舊混凝土結合密實。
　　(5)在混凝土硬化過程中加強養護，在混凝土中水泥水化所用的水量僅為總用水量的20％～25％，其余的水分都要被蒸發，水分的蒸發將導致混凝土體積的收縮，可在養護初期控制水分的蒸發，使混凝土處于飽水養護，在達到一定強度后，再使多余的水分蒸發，將控制由于水分蒸發混凝土的收縮產生的應力引起的裂縫，在混凝土施工完模板拆除后應在表面涂刷養護劑進行養護。為了克服溫差對裂縫的影響，應在混凝土表面覆蓋五彩布進行遮陽，防止陽光直接照射產生溫度裂縫。
　　(6)地下墻體拆模后應及時進行外側防水涂料面層和保護墻的施工，并對施工完的地下墻面及時進行回填土體，對結構起到保溫保濕作用，可以有效控制墻體裂縫。
　　(7)改進施工技術。由于鋼筋是熱的良導體，為避免混凝土內部溫度突變而產生裂縫，施工時應加強鋼筋周邊位置的振搗，同時加強初凝前的抹壓和早期養護，提高混凝土的抗拉強度。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。施工過程中應對碎石灑水降溫，保證存放水泥的地方通風良好，自來水預先放入地下著水池里降溫。澆筑混凝土應避免大風大雨天氣，也不要讓混凝土在太陽下直接暴曬。
　　(8)加強施工現場的技術管理。好的管理往往會產生事半功倍的效果。現場要加強原材料的檢驗、試驗工作。施工中嚴格按照方案和交底的要求，明確分工，責任到人。加強計量監測工作，定時檢查并做好詳細記錄，認真對待澆筑過程中的每一個細節。在變截面施工前，一定要做好科學的預測，同時在實施過程中，要切實落實施工方案。
　　3　結語
　　大體積混凝土裂縫的產生是工程質量通病，嚴重影響到工程結構的耐久性。隨著建筑工程的發展，地下混凝土結構越來越普遍，對混凝土裂縫的預防、控制是工程施工的關鍵。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，相信在相關部門的共同研究下，混凝土裂縫問題將逐漸得到更好的解