建筑工程大體積混凝土裂縫的控制與應用

羅宇偉

（長治市經(jīng)開產(chǎn)融建設開發(fā)有限公司，山西長治 046000）

0 引言

隨著我國城市建設規(guī)模的不斷擴大，建筑行業(yè)正在朝著高、大、深以及復雜結(jié)構(gòu)等方向發(fā)展。基于此背景下，大體積混凝土在建筑工程中更為常見，尤其是在高層、超高層大型基礎(chǔ)工程已經(jīng)廣泛采用的施工工藝。建筑工程大體積混凝土施工面臨著水化熱問題，若是施工不當極易產(chǎn)生裂縫問題，針對此必須加強裂縫控制，保證混凝土構(gòu)件質(zhì)量達標。

1 建筑工程大體積混凝土工程特點

根據(jù)《大體積混凝土施工規(guī)范（GB 5049—2012）》定義，混凝土結(jié)構(gòu)物的實體最小幾何尺寸不小于1m，或是預計可能因膠凝材料水化引起的溫度變化、收縮產(chǎn)生有害裂縫的情況下，則可將其稱為是大體積混凝土。結(jié)合相關(guān)理論與實踐經(jīng)驗，可將建筑工程大體積混凝土工程特點歸納如下：①結(jié)構(gòu)尺寸大，現(xiàn)場澆筑施工難度大、要求高；②大體積混凝土施工中面臨水化熱問題，熱能持續(xù)作用，導致內(nèi)外溫差不斷增大，溫度變化使得結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生不均勻溫度應力，一旦超過混凝土主極限拉應力，極易產(chǎn)生溫度裂縫。

基于此，在建筑工程大體積混凝土施工時，溫度控制是一大重點問題，必須采取有效控制措施，盡可能避免或減少由于溫度變形所致的裂縫產(chǎn)生，保證建筑整體質(zhì)量可靠。

2 建筑工程大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生與控制措施

2.1 裂縫產(chǎn)生原因與類型

建筑工程大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生，主要是內(nèi)部水化熱溫度變化產(chǎn)生溫度應力，以致于結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，進而產(chǎn)生裂縫。現(xiàn)主要針對不同裂縫及其產(chǎn)生原因展開分析：

（1）表面裂縫：主要是內(nèi)部水化熱溫度場變化引起的內(nèi)部約束，加上外部環(huán)境溫度下降，導致混凝土表面冷縮，最終出現(xiàn)裂縫。此種裂縫若是未受到其他內(nèi)外部復雜因素的影響，通常不會朝著深層發(fā)展，不會形成嚴重的有害裂縫。

（2）內(nèi)部裂縫：此為一種相對概念，指的是先澆筑大體積混凝土上部表面裂縫，被新澆筑混凝土覆蓋后形成空間意義上的內(nèi)部裂縫，即：裂縫所處位置從表面轉(zhuǎn)為結(jié)構(gòu)內(nèi)部。

（3）深層裂縫：此為表面裂縫受到各種復雜因素的影響發(fā)展而來，往往是由于復雜內(nèi)部溫度場導致表面裂縫迅速發(fā)展，形成深層裂縫，且危害相對較大。

（4）基礎(chǔ)貫穿裂縫：此類裂縫對大體積混凝土危害極大，其可能直接切斷混凝土結(jié)構(gòu)。此種裂縫的特點在于大體積混凝土斷面整個受到基礎(chǔ)溫差產(chǎn)生的拉應力作用，一旦裂縫產(chǎn)生必然是貫穿裂縫。

（5）微裂縫：正常混凝土結(jié)構(gòu)均存在微裂縫，受到外力影響可能發(fā)展為宏觀裂縫。

2.2 裂縫控制措施

2.2.1 合理選擇原材料

大體積混凝土配制時需充分考慮水化熱、溫升等因素，合理選擇原材料十分重要，具體要點如下：①水泥：選擇普通硅酸鹽水泥等低水化熱的水泥品種，合理控制入機攪拌溫度；②外加劑：選擇聚羧酸高性能緩凝減水劑，合理控制摻入量；③骨料：嚴格控制砂、碎石含泥量，合理確定外加劑及摻合料，如粉煤灰標準（一級、二級）與摻量。

2.2.2 控制混凝土出機溫度

大體積混凝土施工過程中，需嚴格控制混凝土出機、澆筑溫度，具體措施如下：①混凝土拌制前，骨料需堆放陰涼環(huán)境下，做好相關(guān)遮陽、用水噴淋骨料等降溫處理工作；②為保證混凝土入模溫度維持在最佳范圍，可使用低溫水進行混凝土攪拌；③炎熱天氣混凝土攪拌過程加入冰塊降溫。通過上述措施可有效降低混凝土出機溫度。

2.2.3 預埋冷卻水管

此方法主要是在大體積混凝土澆筑前預埋冷卻水管，完成澆筑作業(yè)后在水管內(nèi)通入冷卻水進行內(nèi)部降溫。預埋冷卻水管法在大體積混凝土裂縫控制中效果顯著，在諸多工程中得到廣泛應用，但是也存在一定的不足，如：造價高、施工操作復雜、管線存在滲漏風險。對此，在工程實踐中，需在水管安裝完成而混凝土未澆筑時，對水管進行通水試驗，一旦發(fā)現(xiàn)滲水問題及時處理，保證混凝土施工質(zhì)量。

2.2.4 循環(huán)蓄水控制

此方法也是一種有效的控制大體積混凝土裂縫的方法，主要由循環(huán)水管道、砌筑或裝配式調(diào)溫養(yǎng)護水調(diào)溫槽、混凝土表面蓄水降溫池及管井降水井等組成，具體如圖1所示。此方法主要是利用基坑井點降水與收集的天然雨水對基礎(chǔ)底板進行調(diào)溫養(yǎng)護，此方法形成了水資源的循環(huán)利用，符合當前保護生態(tài)環(huán)境、海綿城市建設要求。

圖1 循環(huán)蓄水控制法組成

2.2.5 保溫材料覆蓋

此方法主要是采用傳統(tǒng)保溫材料對大體積混凝土表面進行覆蓋保溫，減少裂縫的產(chǎn)生，主要的保溫材料包括草木編制物、塑料保溫薄膜、鋼木模板等。此種保溫材料價格較低，施工成本低，但是對環(huán)境不夠友好，極易出現(xiàn)污染浪費問題。

3 實例探析建筑工程大體積混凝土裂縫控制措施的應用

3.1 工程概況

本項目總建筑面積150276.54m2，包括3棟主樓與商業(yè)裙房。其中，1#住宅樓地上30層、地下2層，高度98.25m，采用的是框架—剪力墻結(jié)構(gòu)；2、3#公寓樓地上26層、地下2層，高度86.45m，采用的是框架—剪力墻結(jié)構(gòu)；商業(yè)裙樓地上3層、地下2層，高度22.25m，采用的是框架—剪力墻結(jié)構(gòu)。本項目3棟主樓的基礎(chǔ)底板均為大體積混凝土，下文以1號住宅樓為例分析了大體積混凝土裂縫控制措施的應用。

3.2 混凝土配制

本項目混凝土原材料選用的是低水化熱P.O 52.5R普通硅酸鹽水泥，摻入礦粉，礦粉摻量為水泥用量的43.0%；碎石粒徑5～31.5mm，含泥量0.4%；中砂細度模數(shù)2.7，含泥量2.5%；采用II級粉煤灰，摻量為水泥用量的24.0%；外加劑選用的是抗裂泵送劑、低堿混凝土膨脹劑UEA，摻量為水泥用量的3%、16.50%。本工程大體積混凝土分為兩種類型，分別為C40P8抗?jié)B混凝土、C45P8抗?jié)B混凝土，具體配合比如表1所示。

表1 混凝土配合比

3.3 大體積混凝土裂縫控制措施

3.3.1 混凝土攪拌、運輸溫度控制

本項目基礎(chǔ)底板混凝土澆筑量大，采用強制式攪拌機，嚴控混凝土原材料溫度，滿足連續(xù)施工需要；基礎(chǔ)底板施工為7月炎熱天氣，運輸車配備遮蓋、灑水措施，有效降低混凝土材料溫度。

3.3.2 混凝土澆筑方法選擇

本項目采用甩槎水平分層、交叉間歇式澆筑方法，完成核心筒位置筏板與外框柱承臺混凝土澆筑，以免產(chǎn)生施工冷縫、溫度裂縫。在大體積混凝土澆筑過程中，嚴格控制澆筑速度，以免水化熱積聚，減少溫度應力；采用二次振搗方法提高混凝土密實度，二次抹面減少混凝土表面收縮裂縫。

3.3.3 混凝土保溫覆蓋

為有效控制大體積混凝土內(nèi)外溫差，本項目在混凝土表面覆蓋1層塑料膜+塑料布+2層棉被，確保混凝土表面與測溫孔上部溫差不大于20℃。此措施還可實現(xiàn)混凝土保濕養(yǎng)護，保濕養(yǎng)護時間14d，不定期檢查覆蓋完整情況，覆蓋層逐層拆除，混凝土表面與環(huán)境溫差不大于20℃時，方可將保溫覆蓋層全部拆除。

3.3.4 大體積混凝土成品保護

混凝土初凝而強度未達1.2MPa時，嚴禁在混凝土表面堆放材料、施工作業(yè)；混凝土初凝而強度達1.2MPa后，嚴格遵循限載、限位置原則堆放材料。嚴格按規(guī)范拆除模板，保護好混凝土棱角防止受損，或是因強度不達標出現(xiàn)裂縫問題。

4 結(jié)語

綜上所述，大體積混凝土在現(xiàn)代高層、超高層、大體量建筑工程建設中較為常見，與普通混凝土相比，其受到水化熱影響較大，一旦內(nèi)外部溫差過大，極易引發(fā)裂縫問題。在建筑工程大體積混凝土施工過程中，應從混凝土原材料選擇、澆筑以及養(yǎng)護等工序出發(fā)，落實溫度控制、保溫養(yǎng)護等工作，切實保證混凝土工程質(zhì)量可靠，為打造優(yōu)質(zhì)項目夯實基礎(chǔ)。