大體積底板混凝土結(jié)構(gòu)早期裂縫控制

摘 要：本文從介紹大體積底板混凝土結(jié)構(gòu)施工采用SY-K膨脹纖維抗裂防水劑技術(shù)，通過完善泵送混凝土配合比設(shè)計(jì)、混凝土表面處理、混凝土養(yǎng)護(hù)等控制措施，從而有效避免在大體積混凝土早期產(chǎn)生裂縫。

關(guān)鍵詞：大體積；混凝土；抗裂纖維；膨脹劑；裂縫；控制

1 工程概況

某廣場(chǎng)擴(kuò)建工程建筑面積51363m2，多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。底板厚度為0.8～1.2m，底板長(zhǎng)邊長(zhǎng)106m，短邊長(zhǎng)78m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C45，留置的后澆帶劃分為6個(gè)板塊，最大混凝土一次澆筑單元板塊為48m×45m。

2 概念簡(jiǎn)述

根據(jù)GB50496-2009《大體積混凝土施工規(guī)范》的解釋，本工程底板結(jié)構(gòu)屬于大體積混凝土結(jié)構(gòu)。所謂大體積混凝土是指混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預(yù)計(jì)會(huì)因混凝土中的膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土。

大體積混凝土結(jié)構(gòu)的截面尺寸較大，裂縫一般在混凝土澆注短期內(nèi)形成，此時(shí)設(shè)計(jì)荷載尚未作用于結(jié)構(gòu)體上，因此由外力引起裂縫的可能性較小。對(duì)于大體積混凝土結(jié)構(gòu)來說，由于硬化初期水泥和水，水化時(shí)放熱的作用，使混凝土內(nèi)部處于升溫狀態(tài)，即水化熱很高40～60℃左右。內(nèi)、外部混凝土溫度差變化過程中，各部分的溫度變形及由于其相互約束及外界約束的作用而在混凝土內(nèi)產(chǎn)生的溫度應(yīng)力超過混凝土所能承受的拉力極限值時(shí)，混凝土就會(huì)出現(xiàn)裂縫。因此，控制混凝土澆筑塊體因水化熱引起的溫升、混凝土澆筑塊體的內(nèi)外溫差及降溫速度，防止混凝土出現(xiàn)有害的裂縫是施工技術(shù)的關(guān)鍵問題。

3 施工方案

本工程要求不僅要制定完善的混凝土施工工藝還要優(yōu)化配合比降低溫度應(yīng)力。混凝土是一種人造混合材料，成型后的均勻性和密實(shí)度是判斷其質(zhì)量好壞的標(biāo)志，因此，在混凝土的攪拌、運(yùn)輸、澆灌、振實(shí)各道工序中的任何缺陷和疏漏，均會(huì)造成混凝土早期裂縫的產(chǎn)生。

加強(qiáng)模板方案設(shè)計(jì)，完善模板構(gòu)造。模板構(gòu)造不當(dāng)，漏水、漏漿、支撐剛度不足、支撐地基下沉，過早拆模等均可能造成混凝土早期裂縫的產(chǎn)生，甚至早期開裂。

強(qiáng)化混凝土的養(yǎng)護(hù)，抓住最佳養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)。混凝土的養(yǎng)護(hù)，特別是早期養(yǎng)護(hù)與裂縫的形成關(guān)系密切。混凝土早期表面干燥，內(nèi)外溫差較大，均容易產(chǎn)生早期裂縫。

鋼筋的配置要嚴(yán)格按圖施工，位置要正確，保護(hù)層如果過大或過小均會(huì)導(dǎo)致混凝土裂縫甚至開裂，鋼筋間距過大容易引起鋼筋間混凝土裂縫的出現(xiàn)，形成開裂。

4 混凝土早期裂縫控制措施

4.1 混凝土配合比設(shè)計(jì)

（1）選用低水化熱、低收縮的P.O.42.5水泥，同時(shí)降低水泥用量的方法來降低混凝土的絕對(duì)溫升值，可以使混凝土澆筑后的內(nèi)外溫差和降溫速度控制的難度降低，也可降低保溫養(yǎng)護(hù)的費(fèi)用，這是大體積混凝土配合比選擇的特殊性。粗骨料最大粒徑應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)鋼筋凈間距和混凝土泵送管徑要求，必須是連續(xù)級(jí)配，控制針片狀含量不超標(biāo)。細(xì)骨料采用中砂，細(xì)度模數(shù)嚴(yán)格控制。如此不僅可以有效提高混凝土的可泵性，還可以降低砂率，達(dá)到減少混凝土自身收縮的目的。

（2）選用一定比例摻合料替代水泥使用。國(guó)內(nèi)當(dāng)前用的摻合料主要是粉煤灰，可以提高混凝土的和易性。大大改善混凝土工作性能和可靠性，降低水化熱。但摻量不能大于30%。本工程采用摻加量為水泥用量的15%，可降低水化熱15%左右。

（3）采用SY-K膨脹纖維抗裂防水劑來優(yōu)化混凝土配合比，纖維摻加量為0.9kg/m3。SY-K膨脹纖維抗裂防水劑是由硫鋁酸鹽微膨脹劑、聚丙烯纖維、防水劑、增強(qiáng)劑等多種功能材料復(fù)合而成，產(chǎn)品具有微膨脹性能和阻裂纖維的共同優(yōu)點(diǎn)、同時(shí)還具有高抗裂、高抗?jié)B的超疊加效應(yīng)。纖維的主要作用是當(dāng)混凝土澆筑到硬化前這一混凝土最脆弱的時(shí)期，這時(shí)混凝土尚未產(chǎn)生足夠的強(qiáng)度抵抗水泥收縮的應(yīng)力導(dǎo)致微裂縫時(shí)，當(dāng)裂縫發(fā)展與纖維相交時(shí)，加入的纖維可以部分抵消內(nèi)部應(yīng)力，改善裂縫尖端的應(yīng)力集中，防止裂縫進(jìn)一步發(fā)展。由于加入的纖維呈三維無規(guī)則分布，有利于抵消混凝土的塑性收縮。同時(shí)無數(shù)纖維在混凝土內(nèi)部形成亂向支撐體系，有效足礙骨料的離析，使混凝土粘聚性好，從而阻止了由于干縮引起的裂縫的產(chǎn)生。

（4）混凝土強(qiáng)度指標(biāo)設(shè)計(jì)配合比齡期延長(zhǎng)。考慮到建設(shè)周期長(zhǎng)的特點(diǎn)，在保證基礎(chǔ)底板有足夠強(qiáng)度、滿足使用要求的前提下，采用60d齡期的強(qiáng)度指標(biāo)作為其混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度，這樣可以減少混凝土中的水泥用量，以降低混凝土澆筑塊體的溫度升高。

4.2 混凝土的攪拌和運(yùn)輸

本工程現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置集中攪拌站，設(shè)備先進(jìn)，自動(dòng)計(jì)量，并對(duì)進(jìn)場(chǎng)各種原材料嚴(yán)格把關(guān)。由于纖維在混凝土中分散的均勻程度，對(duì)纖維混凝土的力學(xué)性能影響很大，因此纖維拌雜在粗骨料中進(jìn)料，同時(shí)采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌，并且適當(dāng)延長(zhǎng)攪拌時(shí)間，不少于2min。經(jīng)混凝土運(yùn)輸車運(yùn)到澆筑地點(diǎn)后，現(xiàn)場(chǎng)取樣表明，纖維具有較好的均勻度，且和易性和坍落度等指標(biāo)均滿足要求。

4.3 鋼筋保護(hù)層控制

鋼筋的保護(hù)層厚度過薄，對(duì)于耐久性不利；過厚會(huì)增加開裂寬度和開裂率，所以應(yīng)根據(jù)耐久性要求的最小允許厚度確定。本工程混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C45，鋼筋保護(hù)層設(shè)計(jì)取值為20mm。

4.4 混凝土的澆筑

混凝土澆筑以分層連續(xù)澆筑，其層間的間隔時(shí)間盡量縮短，必須在前層混凝土初凝之前，將其次層混凝土澆筑完畢。層間最長(zhǎng)的時(shí)間間隔不大于混凝土的初凝時(shí)間。同時(shí)，嚴(yán)格控制混凝土的澆筑速度，一次澆注的混凝土不超過60cm高，以保證混凝土溫度均勻上升。嚴(yán)格控制振搗時(shí)間，移動(dòng)距離和插入深度，嚴(yán)防漏振及過振。

4.5 混凝土的養(yǎng)護(hù)

一般混凝土在澆筑4～5h左右，水泥水化反應(yīng)劇烈，出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)現(xiàn)象，如不注意防風(fēng)、防曬，極易出現(xiàn)塑性收縮裂縫。本工程因冬季施工未采用淋水措施。而采用保溫法施工，利用保溫材料防止空氣侵襲。混凝土的測(cè)溫采取在混凝土不同部位埋設(shè)銅熱傳感器，通過測(cè)溫儀測(cè)定溫度，進(jìn)行從澆筑到養(yǎng)護(hù)期全過程的跟蹤和監(jiān)測(cè)，隨時(shí)了解混凝土內(nèi)部的溫度情況，采取相應(yīng)的技術(shù)措施，確保施工質(zhì)量。

4.6 后澆帶施工

混凝土后澆帶對(duì)避免混凝土結(jié)構(gòu)的溫度收縮裂縫有較大作用，本工程劃分后澆帶板塊有效的克服部分由于溫度和混凝土收縮引起的收縮應(yīng)力。同時(shí)本工程底板混凝土采用SY-K硫鋁酸鹽微膨脹劑、聚丙烯纖維雙摻技術(shù)，大致可抵消混凝土硬化過程中產(chǎn)生的干縮和水化熱冷縮出現(xiàn)的拉應(yīng)力，減少有害裂縫的出現(xiàn)。

5 結(jié) 語(yǔ)

某廣場(chǎng)擴(kuò)建工程大體積底板混凝土施工中，采用SY-K膨脹纖維抗裂防水技術(shù)，通過完善泵送混凝土配合比設(shè)計(jì)、混凝土表面處理、混凝土養(yǎng)護(hù)等控制措施，從而有效避免大體積底板混凝土早期裂縫的產(chǎn)生。

參考文獻(xiàn)

[1]《大體積混凝土施工規(guī)范》GB50496-2009.

[2]盧娟娟.大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制的綜合措施，農(nóng)業(yè)科技與信息，2008年第20期.