簡述如何控制大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生

陳 青

廣州建筑工程監(jiān)理有限公司（510030）

0 概述

在建筑工程土建結(jié)構(gòu)大體積混凝土施工中，重點(diǎn)是控制混凝土貫穿裂縫的開展。如何控制大體積混凝土貫穿裂縫產(chǎn)生，顯得尤為重要和具有實(shí)際意義。從大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生原因著手，提出控制裂縫的若干措施，為設(shè)計(jì)和施工提供理論指導(dǎo)。

1 控制大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的技術(shù)措施

1.1 合理選擇原材料，優(yōu)化混凝土配合比

選擇混凝土原材料、優(yōu)化混凝土配合比的目的是使混凝土具有較大的抗裂能力，可從以下三方面進(jìn)行處理。

1）選用中低熱的水泥品種。控制水泥水化熱引起的溫升，即減少混凝土內(nèi)外溫差，對(duì)降低溫度應(yīng)力、防止產(chǎn)生溫度裂縫將起到釜底抽薪的作用。混凝土升溫的熱源主要是水泥在水化反應(yīng)中產(chǎn)生的水化熱，因此選用中熱或低熱水泥品種，是控制混凝土溫升的最根本方法。結(jié)構(gòu)工程中的大體積混凝土，大多采用礦渣硅酸鹽水泥，其水泥熟料礦物含量要比硅酸鹽水泥少得多，而且混合材料中的活性氧化硅、活性氧化鋁與氫氧化鈣、石膏的作用，對(duì)利用其后期強(qiáng)度非常有利。混凝土主要考慮抗裂性能好、兼顧低熱和高強(qiáng)兩方面的要求，一般采用低熱礦渣水泥，中熱硅酸鹽水泥摻入一定的粉煤灰。外部混凝土，一般采用較高標(biāo)號(hào)的中熱硅酸鹽水泥。

2）集料的選擇。大體積混凝土所需的強(qiáng)度并不是很高的,所以正確選用砂石料對(duì)保證混凝土質(zhì)量、節(jié)約水泥用量、降低水化熱量、降低工程成本是非常重要的。集料的選用應(yīng)根據(jù)就地取材的原則，首先考慮成本較低、質(zhì)量優(yōu)良、滿足要求的天然砂石料。

①粗集料的選擇。結(jié)構(gòu)工程的大體積混凝土，宜優(yōu)先選擇以自然連續(xù)級(jí)配的粗集料配制。在選擇粗集料粒徑時(shí)，可根據(jù)施工條件，盡量選用粒徑較大、級(jí)配良好的石子。但進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，不要盲目選用大粒徑粗集料，必須進(jìn)行優(yōu)化級(jí)配設(shè)計(jì)，施工時(shí)要加強(qiáng)攪拌，細(xì)心澆筑和認(rèn)真振搗；

②細(xì)集料的選擇。大體積混凝土中的細(xì)集料，以采用優(yōu)質(zhì)的中、粗砂為宜，細(xì)度模數(shù)宜在2.6～2.9之內(nèi)。在混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，可適當(dāng)提高砂率。在滿足混凝土可泵性的前提下，盡可能選用較小的砂粒；

③集料的質(zhì)量要求。集料中的含泥量多少是影響混凝土質(zhì)量的最主要因素。在大體積混凝土施工中，石子的含泥量不得大1%，砂的含泥量不得大于2%。

3）摻用混合材料。大體積混凝土的澆筑，很多工程采用泵送混凝土。由于影響泵送混凝土性能的因素很多，如砂石的種類與品質(zhì)、級(jí)配、用量、砂率、坍落度、外摻料等。在施工中優(yōu)化混凝土級(jí)配，摻加適量的外加料，以改善混凝土的特性，是大體積混凝土施工中的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。

混凝土中常用的外加料主要是外加劑和外摻料。①外加劑主要是木質(zhì)素磺酸鈣（簡稱木鈣），可改善混凝土的和易性和降低水化熱；②外摻料可在混凝土中摻入一定量的粉煤灰，可顯著改善混凝土和易性的效能，提高混凝土的密實(shí)性和強(qiáng)度，還可以降低混凝土的水化熱；③嚴(yán)格控制砂石骨料的含泥量，在保證混凝土強(qiáng)度及流動(dòng)條件下，盡量節(jié)省水泥，降低混凝土絕熱溫升。

1.2 準(zhǔn)確選用施工方法，提高施工質(zhì)量

1）合理分層分段澆筑。當(dāng)大體積混凝土結(jié)構(gòu)的尺寸過大，可采用合理分層分段澆筑，即縱向分層，橫向增設(shè)“后澆帶”的方法進(jìn)行澆筑。

2）采用二次振搗，提高混凝土的抗裂性。混凝土二次振搗有嚴(yán)格的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，其是指混凝土振搗后尚能恢復(fù)到塑性狀態(tài)的時(shí)間，這是二次振搗的關(guān)鍵。在實(shí)際工程正式采用二次振搗前必須經(jīng)試驗(yàn)確定。在確定二次振搗時(shí)間時(shí)，既要考慮技術(shù)上的合理性，又要滿足分層澆筑、循環(huán)周期的安排，在操作時(shí)間上要留有余地。

3）改善混凝土的攪拌工藝。改善混凝土的攪拌工藝，可以提高混凝土的極限拉伸值，減少混凝土的收縮。可采用二次投料的砂漿裹石或凈漿裹石的攪拌新工藝。這樣不僅可提高混凝土強(qiáng)度，也可提高混凝土的抗拉強(qiáng)度和極限抗拉值。當(dāng)混凝土強(qiáng)度基本相同時(shí)，可減少7%左右的水泥用量，同時(shí)也減少了水化熱。

4）控制混凝土的出機(jī)溫度和澆筑溫度。①控制出機(jī)溫度。對(duì)混凝土出機(jī)溫度影響最大的是石子及水的溫度。為了降低出機(jī)溫度，其最有效的辦法是降低石子的溫度。例如在氣溫較高的季節(jié)施工時(shí)，可在砂石堆場上搭設(shè)遮陽蓬，必要時(shí)也可在使用前沖洗骨料；②控制澆筑溫度。為了降低混凝土從攪拌機(jī)出料到卸料，泵送和澆灌振搗后的溫度，減少結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差，一般按季節(jié)采取措施，如夏季施工時(shí)，在整個(gè)長度的水平輸送管道上覆蓋草包并經(jīng)常噴灑冷水；在澆灌混凝土?xí)r，采用一個(gè)坡度、薄層澆灌、循序推進(jìn)、一次到頂?shù)却胧﹣砜s小混凝土暴露面積以及加快澆灌速度，縮短澆灌時(shí)間。

1.3 改善結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)

1）合理配置鋼筋。①在構(gòu)造方面進(jìn)行合理配置鋼筋，對(duì)提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性有很大作用。當(dāng)混凝土墻板的厚度為400～600mm時(shí)，采取增加配置構(gòu)造鋼筋的方法，能有效地提高混凝土的抗裂性能。配置的構(gòu)造鋼筋應(yīng)盡可能采用小直徑、小間距，按全截面對(duì)稱配筋是最合理；②在孔洞四周，增配斜向鋼筋、鋼筋網(wǎng)片；在變斷面處，可作局部處理使斷面逐漸過渡，同時(shí)增配一定量的抗裂鋼筋，這對(duì)防裂縫產(chǎn)生具有很大作用。

2）設(shè)置滑動(dòng)層。混凝土由于邊界存在約束才會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力，若遇到約束強(qiáng)的巖石類地基、較厚的混凝土墊層時(shí)，可在接觸面上設(shè)置滑動(dòng)層，對(duì)減小溫度應(yīng)力將起到顯著作用。滑動(dòng)層的作法有涂刷兩道熱瀝青加鋪一層瀝青油氈等。

3）設(shè)置緩沖層。設(shè)置緩沖層，即在高低底板交接處等，用30～50 mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料作垂直隔離，以緩沖基礎(chǔ)收縮時(shí)的側(cè)向壓力。

1.4 加強(qiáng)混凝土的保溫養(yǎng)護(hù)

保溫的目的是減小混凝土表面與內(nèi)部溫差及表面混凝土溫度梯度，防止表面裂縫的發(fā)生。保溫層兼有保濕的作用，保濕可以提高混凝土的表面抗裂能力。

1）大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)要求。①在大體積混凝土保溫養(yǎng)護(hù)過程中，應(yīng)對(duì)混凝土澆筑塊體的里外溫差和降溫速度進(jìn)行監(jiān)測，隨時(shí)掌握與溫控施工控制數(shù)據(jù)有關(guān)的數(shù)據(jù)，根據(jù)這些實(shí)測結(jié)果調(diào)整保溫養(yǎng)護(hù)措施以滿足溫控指標(biāo)的要求。可采用目前在工程上常用的混凝土測定記錄儀進(jìn)行溫度監(jiān)測；②保溫養(yǎng)護(hù)的時(shí)間，應(yīng)根據(jù)溫度應(yīng)力加以控制確定，合理的保溫時(shí)間應(yīng)從混凝土降溫時(shí)開始；③保溫養(yǎng)護(hù)過程中，應(yīng)保持混凝土表面濕潤；④具有保溫性能良好的材料可以用于混凝土的保溫養(yǎng)護(hù)中,如塑料薄膜、草袋等；⑤在大體積混凝土養(yǎng)護(hù)過程中，不得采用強(qiáng)制、不均勻的降溫措施；⑥在大體積混凝土拆模后，應(yīng)采取預(yù)防寒潮襲擊、突然降溫和劇裂干燥等措施。當(dāng)采用木模板，而且木模板又作為保溫養(yǎng)護(hù)措施的一部分時(shí)，木模板的拆除時(shí)間應(yīng)根據(jù)保溫養(yǎng)護(hù)的要求確定。

2）大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)措施。蓄水養(yǎng)護(hù)，混凝土終凝后，在其表面蓄存一定深度的水，采取蓄水養(yǎng)護(hù)是一種較好的方法。這樣可以延緩混凝土內(nèi)部水化熱的降溫速率，縮小混凝土中心和表面的溫度差值，從而可防止混凝土的裂縫開展。

1.5 落實(shí)混凝土的施工監(jiān)測工作

在大體積混凝土的凝結(jié)硬化過程中，落實(shí)施工監(jiān)測，及時(shí)摸清大體積混凝土不同深度溫度場升降的變化規(guī)律，隨時(shí)監(jiān)測混凝土內(nèi)部的溫度情況，有的放矢地采取相應(yīng)的技術(shù)措施，確保混凝土不產(chǎn)生過大的溫度應(yīng)力，避免溫度裂縫的發(fā)生，具有非常重要的作用。

2 小結(jié)

通過分析了大體積混凝土的裂縫控制方法，得出要控制混凝土的開裂的若干技術(shù)措施:①合理選擇原材料，優(yōu)化混凝土配合比；②準(zhǔn)確選用施工方法，提高施工質(zhì)量；③改善結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)；④加強(qiáng)混凝土的保溫養(yǎng)護(hù)；⑤落實(shí)混凝土的施工監(jiān)測工作。