大體積砼結構裂縫原因分析及施工控制技術

徐金華

摘 要：本文根據大體積承臺砼項目施工中出現的問題及采取的措施，論述了大體積砼結構產生裂縫的原因，提出了大體積砼結構裂縫主要是由于水泥水化熱引起的砼結構物內外溫差從而產生應力作用，并結合工程實際情況采取積極措施，對類似大體積結構物施工有一定的借鑒意義。

關鍵詞：承臺；裂縫；原因分析；施工控制

中圖分類號： U616+2 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）21-96-31 工程概況

校場路橋橋型布置為：航道西側引橋為7×20m簡支空心板、橋面連續；航道東側引橋為2×20m+2×16m+4×20m簡支空心板、橋面連續；主橋為三跨40m+70m+40m V型剛構預應力砼變截面連續箱梁，橋梁全長443.04m。主橋跨越東宗線航道（航道等級為Ⅱ級），主墩8#、9#墩由2塊斜板組成V型墩，墩上端與主橋箱梁固結，下端與基礎承臺固結，承臺左右幅連成整體，長26m，寬3.2m，高3m，下設6根直徑180cm的鉆孔灌注樁，承臺采用C55砼。

現場地勢較平坦，現為道路、農田、旱地、河浜、塘等，場地表面普遍覆蓋一層松散的素填土層，該場地位于長江三角洲杭州灣北部，地貌上屬杭嘉湖沖積平原，屬第四系全新統海陸交互沉積帶。在素填土的上層因航道標段先前施工，又重新被覆蓋了一層松散的粘土，厚度在40～80cm不等。該場地地下水埋藏總體較淺，實測鉆孔中穩定地下水位的埋深為1.7～2.2m，該地下水性屬潛水類型，主要以大氣降水與地表水補給為主，并與河道水位形成動態平衡，在不同季節及氣候條件下水位略具變化，地下水年變化幅度在0.5～1.0米左右。場地上部地基土層中主要由素填土、粘性土及淤泥質粘土組成，為弱透水性地層。

2 施工及監測情況

本橋8#、9#主墩于5月底完成樁基施工，并通過樁基檢測均為Ⅰ類樁，8#墩承臺于7月26日進行澆筑，砼澆筑施工完成后，6天時間內一直進行24h冷卻管通水，8月4日拆模，5日在西北側V肢下方承臺側面發現有豎向裂紋，針對該情況及時上報監理、設計、指揮部，進行跟蹤測量觀測，同時針對裂縫問題，于8月10日請專業檢測單位對裂縫進行鑒定檢測。

根據檢測數據，會同設計、監理、指揮部對裂縫產生的原因進行分析，并提出處理意見，形成采取控制措施，優化承臺施工技術方案。于8月15日對9#墩承臺采用優化后技術方案進行了施工控制，通過再增設一層冷卻水管（由“？奐”型→“己”型），澆筑完成后通水時間加長，并采用冰塊降低進水溫度，以盡可能減小承臺內外溫差；嚴格控制砼坍落度，澆筑砼時承臺上部多開下料口，保證砼入模質量；澆筑完成后在構件表面覆蓋養護毛氈進行表面保溫等一系列措施，8月底拆模后承臺總體情況良好。

3 承臺裂縫理論分析及控制措施

混凝土構件在施工過程中，由于水泥的水化作用和拌合水蒸發產生內部失水收縮變形，結構內部釋放熱量，從而產生結構物表面伸縮裂縫。砼構件的收縮量主要取決于水泥品種、用量和水灰比，以及構件的結構尺寸、內部配筋等。

根據現場檢測、調查、分析，及檢測單位提供檢測數據，分析產生的主要原因為：

①由于V肢預埋鋼筋及鋼絞線數量較多，對承臺側面鋼筋承壓較大，致使承臺內箍筋受壓，向承臺內側有撓度彎曲，造成鋼筋保護層偏大，設計保護層3.3cm，而裂縫處實際保護層達5.7cm；

②由于砼下料時是從承臺中間頂部進料（距側面1.5m），且砼坍落度比較低，承臺側面砼經過振動棒振搗后，側面鋼筋保護層粗骨料偏少，水泥漿偏厚；

③裂縫所處位置正好是樁基外沿和V肢預埋鋼筋部位，承受上下兩個力的約束，此處屬于受力薄弱區；

④在8#墩承臺內部只設置了“？奐”型冷卻管，使得承臺砼內、外部溫差偏大，水熱化影響明顯。最后，經各方認真討論分析，判斷該裂縫屬于大體積砼收縮、徐變產生的伸縮裂縫，不是主體受力裂縫，對主體質量影響不大。

大體積砼裂縫的產生，主要是由于水泥水化熱引起的內外溫差從而產生應力作用。為了減少水泥水化熱對砼的影響，在吸取8#承臺經驗教訓的基礎上，在9#承臺內加設冷卻管（圖一），施工時預埋循環冷卻鍍鋅自來水管，并在適當的位置布置測溫孔。冷卻管采用Φ25鍍鋅自來水管，在承臺中部設置一層，距承臺底1.3m，橫向成“己”字型布置間距1.0m，溫度測點布置3處，承臺中間設置1處，左右幅中間各設置1處，測溫儀精度為0.5級，砼溫度峰值出現前每3h觀測一次，峰值出現后每6h觀測一次，做好記錄。

砼澆注完成達到終凝后，進行承臺頂面覆蓋，保濕養護，養護時間不小于7d。冷卻管水循環自砼開始澆筑時開始，保持水循環。在承臺內外溫差相差較大時，如8月18日中午出現內部溫度明顯增加時，采用冰塊降低進水溫度及加快冷卻水流速，增大承臺內部熱量的散發，降低承臺內外溫差；在持續通水冷卻7天后，8月23日承臺內部溫度降低為41℃，同外界常溫35℃基本達到內外溫差平衡，冷卻管降溫達到預期目的，8月25日開始拆模（見測溫記錄表）。8月底模板拆除后，承臺表面外觀滿足施工規范要求，無明顯應力裂縫，最后在冷卻管中壓入同強度摻微膨脹劑的水泥漿。

4 大體積砼施工注意以下幾方面控制

4.1 材料控制

①水泥：在大體積砼施工中，因普通水泥水化熱較高，在砼內部溫升較大，與砼表面產生較大的溫度差，容易使構件受內外應力影響引起溫度裂縫，因此采用水化熱較低的礦渣硅酸鹽水泥，標號P.S425，并通過摻加適量的外加劑改善砼的性能，提高砼的抗滲能力。

②粗細骨料：選用級配良好粒徑5-31.5mm、含泥量不大于1%的碎石，并選用平均粒徑大于0.5mm，含泥量不大于5%的中粗砂，用以拌制和易性良好、抗壓強度較高的砼，同時適當減少用水量及水泥用量，使水泥水化熱減少、降低砼內部溫升，以減少應力收縮。

③粉煤灰：該承臺采用的泵送砼澆筑，為改善砼和易性摻加適量的粉煤灰。按照施工規范要求和施工配合比試驗，每立方米砼摻加不超過15%粉煤灰量，對水化熱、改善砼和易性有利。

4.2 控制拌合溫度

對砼拌合溫度影響最大的是骨料和水的溫度，由于施工期間屬夏季，對砂、石料堆場設置遮陽棚，拌合用水采用自來水。

4.3 降低砼入模溫度

砼拌制完成后，盡量縮短砼運輸時間，同時在砼中根據審批配合比摻入適量緩凝劑，澆筑過程中采取薄層澆灌，以加快澆注期間熱量的散發，并在泵車水平輸送管上覆蓋草袋及噴淋冷水。

4.4 砼的施工

選擇合理澆筑方案，澆筑時采用“斜面分層、薄層澆筑、連續推進、一次到頂”的方案。在施工中注意提高施工質量，增強砼抗裂性能，根據澆筑面積確定攪拌、運輸、振搗能力，保證連續均勻，避免出現過多施工縫和薄弱層面，澆筑時沿橫橋向從一端向另一端斜坡分層向前澆筑，均勻下料，自下而上使砼搗固密實，保證砼的整體性和強度，提高抗裂強度，并在砼初凝前和砼預沉后，采取二次抹面壓實措施。

4.5 砼的養護

根據施工經驗，大體積砼內外溫差控制在25℃以內，可有效避免砼構件出現溫度收縮裂縫，為此采取了以下措施：

①盡快排出砼內部熱量，降低砼內部溫度。在砼澆筑開始后不間斷換冷水循環散熱，直至砼內外溫差降至25℃以下，最后待砼達到養護期后，用高標號水泥漿將冷卻管灌漿封孔。

②在承臺砼表面采取保溫措施，承臺四周采用砼側模作外模保溫，同時在砼頂面采取覆蓋草袋或養護毛氈，控制砼內外溫差及表面與空氣溫差，做好早期養護，提高早期強度和抗裂性，避免出現深層裂紋和減少表面裂紋。

5 結束語

大體積砼構件在現階段工程建設中有較大應用，且多為受力主件，對單位工程能否順利安全施工影響巨大。為此，采取有利措施、優化施工技術方案，控制因水化熱引起的應力裂縫，對保證大體積砼結構的優質、安全、按期交付下一道工序起到至關重要的作用，本工程的應用也對類似工程起到借鑒意義。

參 考 文 獻

[1] 劉吉士，張俊義，陳玉軍.橋梁施工百問[M].北京：人民交通出版社，2004.

[2] 潘立.關于砼結構裂縫問題的思考[J].工業建筑，

2000，30（5）.