混凝土裂縫防治施工技術淺談

【摘要】隨著我國經濟的發展，在工業與民用建筑中大體積混凝土結構大量出現。大體積混凝土指的是最小斷面尺寸大于1m以上的混凝土結構，其尺寸已經大到必須采取相應的技術措施妥善處理溫度差值，合理解決溫度應力并控制裂縫開展的混凝土結構。大體積混凝土裂縫防治施工技術是指在工程施工中通過分層澆鑄和敷設冷水管，結合外加劑以及粉煤灰的使用，采取綜合措施對混凝土施工工藝進行改進的施工技術。

【關鍵詞】大體積混凝土；裂縫；防治

1混凝土裂縫防治施工技術的基本原理

相對于普通混凝土來說，大體積混凝土的最主要特點，是以大區段為單位進行施工，施工體積厚大，由此帶來的問題是水泥水化作用所放出的熱量使混凝土內部溫度逐漸升高，產生的內部熱量又不易導出，造成較大的內外溫差，加之混凝土早期的抗拉強度低，彈性模量小，致使混凝土開裂，影響工程質量。大體積混凝土裂縫控制是建筑施工的一個難題，目前建筑施工中普遍使用的商品混凝土和大流動性混凝土的開裂問題一直比較嚴重，已成為普遍性問題。因此造成工程結構往往達不到使用年限。為了防止大體積混凝土裂縫的發生，工程施工中通常摻加膨脹劑、緩凝劑，以控制混凝土放熱、補償收縮；摻加減水劑，以降低混凝土的水灰比，提高混凝土的密實度；摻入粉煤灰，以降低水泥水化熱；并采用分層澆鑄的施工工藝，增加散熱面，減小收縮值并弱化基礎的約束作用；在混凝土中敷設冷水管，降低混凝土內部溫度，減小內外溫差等等。

2國內外發展概況

大體積混凝土結構溫度場及溫度應力問題的研究是從三十年代中期美國修建鮑爾德壩（現改稱為胡佛壩）開始的。自40年代起，許多國家如美國、前蘇聯、日本等對大體積混凝土結構的實際設計和施工技術、溫度控制指標、溫度控制措施都作了一定的研究，如澆筑塊的合理分塊分層、適當減少水泥用量、選擇低熱水泥、各種骨料預冷方法，以及溫度場、溫度應力計算等，其重點在預防大體積混凝土結構產生裂縫，同時也探求對己有裂縫進行有效處理的各種技術措施。

由于防止裂縫的安全系數比較小，而影響溫度應力的因素又很多，要完全防止裂縫是很不容易的，但從目前國內外水平來看，只有從材料、設計和施工三個方面著手，才能有效防止危害結構的貫通裂縫的產生。目前，大體積混凝土裂縫防治施工技術在勝利油田地區已廣泛應用于各項大、中型工業與民用建筑，該項施工技術能有效避免大體積混凝土產生裂縫，提高混凝土的耐久性，確保建筑物和構筑物的使用功能，為油田帶來了十分明顯的經濟效益和社會效益。

3大體積混凝土裂縫防治施工技術的施工操作要點：

4.1混凝土：配料時選用低水化熱和安定性好的粉煤灰水泥，自然連續級配的碎石，中粗砂含泥量不大于2%，砂率嚴格控制在規范允許范圍內，并嚴格控制混凝土水灰比，水灰比控制在0.4～0.6，坍落度控制為160±20mm。選用低堿原材料，減少堿骨料反應。

4.2外加劑：根據工程實際情況，在混凝土中適量摻加緩凝劑、膨脹劑、減水劑、引氣劑等外加劑，來降低水泥水化熱、提高混凝土密實度。

4.3冷卻水管的布置：

冷卻水管的布置方式有兩種，即梅花形和矩形布置。兩者都會出現冷卻效果較差的“死角”，但矩形布置的“死角”比梅花形布置的“死角”大。因此，從冷卻效果來說，梅花形布置優于矩形布置。

研究發現，在水管通水流量、水管間距等其它條件不變時，增大管徑對冷卻速度影響很小，冷卻影響效果也不明顯。另一方面，管徑的增加使管材消耗增加很多，因此，通過增加管徑來加快冷卻速度或加大冷卻幅度是不經濟的，對于冷卻水管的管徑基本可按照內直徑20～30mm來考慮。金屬導熱系數大，金屬水管的厚度對冷卻效果實際上沒有什么影響。非金屬材料導熱系數小，水管厚度對冷卻效果有一定的影響。對于非金屬水管，應采用強度高、管壁薄的水管。

減小管距可以大大提高冷卻效果。雖然管距減小的同時用鋼量也增加，但是總的來說，冷卻效果的提高還是顯著的。實際工程中，水管的豎直間距與澆筑層或澆筑升程厚度相配套，水平間距根據冷卻的需要而定，為1.0～3.0m。

由于水管中的水溫是沿程變化的，沿水管離進水口越遠，水溫越高，單根水管越長，則水管進口水溫與出口水溫相差越大，這樣在同一澆筑層的混凝土冷卻效果不均勻。考慮到管內的

水頭損失和水泵容量，管圈長度取200～300m。

在一定流速的情況下，管徑大，流量大，冷卻效果好。在管徑、管距、冷卻水水溫和通水時間等因素不變的情況下，管內流量越大，冷卻效果越好。當流量到達紊流后再成倍的加大流量，冷卻效果的提高并不明顯。因此，實際工程中采用的冷卻水流量為臨界流量的3～4倍。

4.4合理的分塊分層澆筑

分塊分層澆筑有利于削減混凝土最高溫度和內外溫差，也可以減少約束。分層分塊澆筑的主要目的是增加散熱面，減小收縮值并弱化基礎的約束作用。根據設計要求的整體性，結構的形式及大小，配筋的疏密，混凝土的級配、供應等具體情況，

4.5保溫措施：混凝土壓實后表面及時覆蓋草苫或棉氈進行養護和保溫，養護時間不少于21天。

5工程應用實例

西部生產科研基地綜合樓，工程建筑面積31097m2，建筑高度78.3m。裙樓三層，地下二層車庫，主體十九層。該工程為現澆混凝土框架-剪力墻結構，工程主樓部分基礎筏板長77.3m，寬50.1m，為大體積混凝土。在施工過程中主要采取了以下措施：

5.1混凝土：本工程底板混凝土標號為C40，抗滲等級為S8，混凝土采用恒石商砼攪拌站提供的商品混凝土，恒石商砼攪拌站有兩條生產線，混凝土生產能力為150m3/h，廠家庫存料為20000 m3，完全可以保證混凝土澆筑的連續性。我方已于攪拌站進行溝通，在配料時選用425水泥，砂子采用濰坊優質中粗砂，石子采用自然連續級配的碎石，粒徑為5～31.5mm，中粗砂含泥量不大于2%，砂率嚴格控制在規范允許范圍內，并嚴格控制混凝土水灰比，水灰比控制在0.4～0.45，坍落度控制為160±20mm。選用低堿原材料，減少堿骨料反應。

5.2外加劑：混凝土摻加1.2%的FDN高效減水劑；木質素磺酸鈣緩凝減水劑摻量為0.15%，松香熱聚物類引氣劑PC22 0.07%，UEA膨脹劑10%，該膨脹劑具有微膨脹作用，使混凝土得到補償收縮，減少混凝土的收縮應力。

5.3冷卻管降溫：采取DN20規格PE管降溫方法降低混凝土內部溫度。PE管呈S形布設在混凝土內部，間距為1.0m。在底板上排筋與下排筋布置拉筋來固定PE管。采用自來水降溫，水流量控制為20m3/h。施工中組織3名技術人員進行測溫，當發現混凝土中心溫度與表面溫度差大于25度時，立即進行充水降溫。

5.4測溫措施：嚴格控制混凝土的入模溫度（14度左右），對混凝土進行溫度監測和控制，采用熱電偶電子測溫儀，測點布置在底部、中部和表面，底部和表面處測溫點距離邊緣20cm，中部測溫點布置在底板中間位置，平面內布置在邊緣和中間，間距為5～10m，測溫點距邊角和表面的距離大于50 mm。所有測溫點均編號，混凝土澆筑完畢七天內每天上午、下午各測一次，其余時間每天測一次，同時測量大氣溫度，并做好完整的記錄。

5.5分層澆筑：混凝土施工采用汽車泵泵送，主樓部分自西向東分層施工，共分三層，第一層500mm，第二層500mm，第三層與裙樓部分一次澆注成型。前后兩層的澆注時間間隔控制在3h之內，即在下層混凝土初凝前，完成上層混凝土的澆筑。

通過采取以上施工措施，有效防止了基礎混凝土開裂，取得了良好的社會效益。

參考文獻：

[1]建筑施工手冊（第四版）中國建筑工業出版社