上海調度所大體積混凝土施工裂縫控制方法

李 新 上海鐵路局經營開發處

上海調度所大體積混凝土施工裂縫控制方法

李 新 上海鐵路局經營開發處

大體積混凝土在澆筑過程中易形成裂縫，貫穿裂縫切斷結構的斷面，破壞結構的整體性和穩定性，其危害性較大；深層裂縫部分地破壞結構斷面，也有一定危害性，且容易發展為貫穿裂縫。在分析該工程混凝土裂縫成因的基礎上，對控制方法進行探討，可為同類施工提供一定技術參考。

大體積混凝土；裂縫；控制方法

1 工程概況

客運專線上海調度所工程，位于上海鐵路局院內，東臨寶山路，西臨客車整備場，北臨輕軌寶山路站，南臨路局公安辦公樓，為華東地區鐵路客運指揮中心。本工程結構形式為框架--剪力墻，基礎底板厚1.5 m，中間設后澆帶將基礎底板劃分為南、北2個澆筑區域，北區澆筑總量約為5 700 m3；南區澆筑總量約為3 960 m3。

2 混凝土裂縫情況

筆者在先澆筑的南區混凝土底板隨機選擇了55個點進行觀察，共發現102條裂縫，各種裂縫的數量如表1所示。

表1 南區混凝土裂縫檢查結果統計表

由表1統計結果可知：危害性不大的淺表裂縫占絕大部分，危害性大的貫穿裂縫較少。

3 裂縫成因分析

根據對施工現場檢查情況，綜合對作業人員及監理人員的走訪，結合以往同類施工經驗，從人、料、法、環四個方面分析大體積混凝土產生裂縫可能的因素，主要有以下幾點：

3.1 作業人員的因素

（1）項目部對作業人員技術交底不到位，作業標準要求不高；

（2）實際操作人員受本身技術素質限制，施工能力不強。

3.2 原材料的因素

（1）混凝土水灰比過大，多余水分蒸發后，混凝土發生較大的物理收縮，在早期抗裂能力不足的情況下易產生表面龜裂；

（2）混凝土坍落度過大，粗骨料含量多，骨料大量下沉，素漿過多上浮，表面產生較大的收縮而出現龜裂；

（3）使用了水化熱較高的水泥，水化蓄熱多而使混凝土內部溫度升高快，表面與內部溫差大，容易產生溫度裂縫。

3.3 施工方法的因素

（1）施工過程中振搗點數不足，間距過大，無二次振搗，導致混凝土不密實，振搗后的混凝土未處理浮漿，浮漿處開裂；

（2）混凝土養護不足，南區混凝土養護只是采用澆水養護，未覆蓋麻袋或薄膜，混凝土表面受到風吹或陽光照射，水分蒸發，造成干裂和曬裂；

（3）鋼筋保護層過厚，沒有充分利用鋼筋的約束作用；

（4）混凝土表面過早承受荷載也是表面產生裂縫的一個重要原因。

3.4 環境的因素

（1）氣溫較低，養護時沒有覆蓋使表面混凝土受凍而產生裂縫；

（2）混凝土早期受周邊的約束應力和內外溫差應力引起的約束產生裂縫。

因果關系如圖1所示。

圖1 大體積混凝土產生裂縫因果圖

根據混凝土裂縫產生機理及各種裂縫分布情況可以看出，本工程大體積混凝土產生裂縫的主要原因是：使用了水化熱較高的水泥；振搗不密實；養護不足；施工溫度較低。

4 采取的措施

4.1 制定對策措施

針對以上分析的主要原因，制定對策措施，在北部混凝土澆筑過程中嚴格實施。

（1）針對混凝土使用高水化熱水泥的問題，采取現場試配和技術調整的方式予以實施，具體如下：

①水泥選用水化熱低且凝結時間長的水泥，采用普通硅酸鹽水泥中新源P.O42.5水泥。

②優化混凝土配合比，摻入適量粉煤灰，減少水泥用量。各種材料用量如表2所示。

表2 改良后混凝土材料用量表

③選用SY-G型高性能膨脹抗裂劑，混凝土中摻入SY-G型高性能膨脹抗裂劑，保證了混凝土凈收縮量在各個齡期始終小于混凝土極限延伸值，這樣就有效達到了抗裂防滲的目的。

實施效果：混凝土內部的溫度上升緩慢，避免了混凝土內部溫度升溫過快而引起的深層裂縫等。

（2）針對混凝土振搗不密實的情況，主要通過加強現場管理控制，具體措施如下：

①技術部對作業人員進行詳細技術交底，強調分三層澆筑，每層澆筑厚度控制在50 cm以內，振搗工作從澆筑層的底層開始逐漸上移，以保證分層混凝土間的施工質量。

②安排專人現場盯控，重點注意振搗方式，振動棒振搗點位相距50 cm，每次振搗時間以（20～30）s為宜，混凝土表面不再出現氣泡、泛出灰漿為準，振搗操作要“快插慢拔”、“先振低處，后振高處”，防止混凝土內部振搗不實。

③及時處理振搗出現的浮漿，排除浮漿后，若表面仍有較厚的水泥漿，則用長刮尺括平。

實施效果：解決了混凝土振搗不密實問題，保證了混凝土的質量。

（3）針對混凝土養護不足的要因，具體措施如下：

用浸濕的麻袋覆蓋表面養護混凝土，保溫保濕，安排專人一天三次澆水，使麻袋充分濕潤，澆水養護時間為14天，使混凝土表面充分吸收水分，避免因混凝土表面失水過快、早期收縮加大而出現裂縫。

實施效果：避免了混凝土澆筑完成后，在早期混凝土收縮過程中表面出現的裂縫。

（4）針對室外天氣溫度較低的要因，采取以下措施：

①由試驗員專門負責大體積混凝土養護階段的溫度監測，做好記錄，監測時間不少于14天。每12 h進行記錄一次，每次監測記錄混凝土底部、中部和上部的溫度，并計算中心溫度和表面混凝土溫度差，確保混凝土內外溫差不得超過25°，否則即使采取保溫措施（見圖2）。

圖2 溫度監測

②表面覆蓋麻袋，澆水濕潤，不得澆水過多，防止由于室外低溫形成冰凍。

實施效果：防止了大體積混凝土因內外溫差過大引起溫度裂縫。

4.2 實施效果

4.2.1 質量效益

筆者在后澆筑的北區混凝土底板同樣隨機選擇了55個點進行觀察，共發現41條裂縫，各種裂縫的數量如表3所示。

表3 北區混凝土裂縫檢查結果統計表

通過表1和表3的數據對比可以發現，針對產生裂縫的主要原因采取措施之后，等量觀測樣本大體積混凝土的裂縫數量從102條減少到41條，減少了59.8%；對混凝土質量影響較大的貫穿裂縫和深層裂縫分別由3條減少到1條，由12條減少到6條，分別減少了66.7%和50%，大大提高了混凝土質量（如圖3所示）。

圖3 南北區混凝土裂縫數量比較圖

4.2.2 經濟效益

①本工程優化混凝土配合比后，比原配合比所用材料節省了12.1元/m3，按照依據新配合比澆筑的北區底板混凝土量約為5 700 m3計，節省材料費用5700×12.1＝68970元。

②采取針對性措施后，大體積混凝土的裂縫大幅度減少，預計節約處理混凝土裂縫及堵漏修補的費用10 000余元。

合計節約成本：68970+10000＝78970元。

5 結束語

近年來鐵路建設大規模發展，涉及到大體積混凝土施工的項目也越來越多。本文認為只要認真分析工況，根據實際條件設計混凝土配合比，嚴格把握施工現場控制，科學養護，就能很好地控制大體積混凝土的裂縫，保證工程質量，獲得明顯的經濟效益。

責任編輯：王 華

來稿日期：2015-05-21