混凝土結(jié)構(gòu)工程施工裂縫控制實(shí)例分析

李文靜 (六安市住房建設(shè)信息中心，安徽 六安 237000）

1 工程基本情況

某酒店主體深坑建筑位于采石遺留的山體深坑當(dāng)中，該坑大體呈橢圓形，約按80°坡角呈現(xiàn)上寬下窄狀態(tài)，最低位置離地表超過70m。建筑完全附建在深坑中的邊坡上，建筑主體約74m高。選擇2點(diǎn)支撐體系作為支座：坑內(nèi)建筑主體坐落在坑底基巖上，選擇分塊箱形基礎(chǔ)，坑口巖石基礎(chǔ)由巖石預(yù)應(yīng)力錨索與基礎(chǔ)梁組成，在坑頂以跨越鋼桁架做支承，作為豎向約束與水平約束。坑口部位約255m長的基礎(chǔ)梁，3.2m寬，2.25m高，設(shè)置在坑頂崖壁邊4.800m絕對標(biāo)高處，設(shè)在梁底的抗剪鍵規(guī)格為800mm×250mm，梁內(nèi)設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨索89根，基礎(chǔ)梁選擇“跳倉法”展開施工。

2 裂縫控制

2.1 材料優(yōu)化

為了控制大體積混凝土構(gòu)件中的結(jié)構(gòu)裂縫，可以在不影響混凝土抗壓強(qiáng)度的前提下，以適當(dāng)?shù)膿胶土希c部分水泥做替換，以減少水化熱。本工程選擇中低熱的42.5級硅酸鹽水泥。因水泥單摻礦渣后，保水性會(huì)變差、而且收縮程度嚴(yán)重，而若是單摻粉煤灰，混凝土的早期強(qiáng)度會(huì)變差，因此同時(shí)按30%的占比摻入S95級礦渣微粉，按48%的占比摻入Ⅱ級粉煤灰，加大混凝土的密實(shí)度、強(qiáng)化其早期強(qiáng)度、改善其和易性。外加劑選擇的是聚羧酸型高效泵送劑，成功地將坍落度控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。經(jīng)驗(yàn)證，粗骨料選擇碎石可以比用卵石時(shí)的抗拉強(qiáng)度增加10%～25%，故選擇連續(xù)級配碎石要求粒徑5mm～25mm，細(xì)骨料選擇的是中砂。因混凝土主要是水泥石與粗骨料黏結(jié)處易受拉破壞，需要靠含泥量調(diào)節(jié)二者黏結(jié)強(qiáng)度。應(yīng)控制粗骨料含泥量在0.5%內(nèi)，控制細(xì)骨料含泥量在1.5%內(nèi)。每立方米的C40 P6混凝土中，質(zhì)量配比為:碎石∶水∶水泥∶中砂∶粉煤灰∶礦渣微粉∶外加劑=1078∶689∶230∶168∶110∶70∶4.1。

2.2 深化設(shè)計(jì)

大體積混凝土構(gòu)件內(nèi)，可以通過配置細(xì)密溫度鋼筋的方式，分散應(yīng)力，強(qiáng)化結(jié)構(gòu)的整體抗裂性。在與項(xiàng)目設(shè)計(jì)方會(huì)審期間，明確增設(shè)溫度筋的位置與型號。本次增設(shè)位置在梁底突出部位及中心高溫處；溫度筋型號分別為16@150和20@250(具體布設(shè)情況，見圖1所示)。

圖1 基礎(chǔ)梁中的溫度配筋

采用自粘貼雙面聚合物改性瀝青聚酯胎厚1.5mm防水卷材，布置2道在基礎(chǔ)墊層與大梁間，降低大體積混凝土出現(xiàn)水化熱反應(yīng)時(shí)所受到的墊層約束。

2.3 強(qiáng)化養(yǎng)護(hù)

混凝土的后期養(yǎng)護(hù)，需要注意兩方面，一是濕度，二是溫度。通過噴水噴霧，可以避免混凝土表面由于劇烈失水出現(xiàn)干縮裂縫，這就是保濕養(yǎng)護(hù)；而對于大體積混凝土而言，其裂縫控制中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是保溫養(yǎng)護(hù)。在升溫過程中，表層混凝土散熱比較容易，而內(nèi)部產(chǎn)生的水化熱卻散發(fā)不出來，溫升比較顯著，表層與內(nèi)里由此產(chǎn)生的溫差會(huì)讓混凝土整體出現(xiàn)不均勻的受熱膨脹現(xiàn)象，內(nèi)部出現(xiàn)壓應(yīng)力，外部出現(xiàn)拉應(yīng)力，當(dāng)抗拉強(qiáng)度不足以抵抗此時(shí)的拉應(yīng)力時(shí)，混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫；混凝土在降溫過程中逐漸冷縮，因彈性模量此時(shí)增長很快卻要受限于基底，一旦降溫太快，會(huì)在混凝土內(nèi)部生成巨大拉應(yīng)力，等抗拉強(qiáng)度不足以抵抗生成的拉應(yīng)力時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)將全截面貫穿的結(jié)構(gòu)性裂縫，為建筑物帶來巨大危害。澆混凝土施工完畢后，及時(shí)采取養(yǎng)護(hù)措施，包括覆蓋保溫材料、晚拆模板等，控制混凝土表面的降溫速率，不使里表產(chǎn)生巨大溫差，可杜絕以上裂縫的產(chǎn)生。本工程選擇能夠良好保溫的木質(zhì)模板厚18mm，并于模板外蓋上一層塑料薄膜。澆混凝土施工后的12h內(nèi)，通過澆水方式對裸露面保濕，并以塑料薄膜進(jìn)行覆蓋，再鋪設(shè)草墊實(shí)施全封閉式的養(yǎng)護(hù)。采取模板晚拆方式，做好為期14d的養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期間以灑水方式讓薄膜下側(cè)始終保持濕潤。

3 溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測與測溫結(jié)果分析

3.1 溫度監(jiān)測

本選擇分析的溫度監(jiān)控部位在大梁的1，2倉，2組測點(diǎn)按10m間隔設(shè)置在倉體中部，每組測點(diǎn)(見圖2)中的點(diǎn)位有8個(gè)。選擇HYPY-Ⅲ型無線測溫傳輸系統(tǒng)作為測溫設(shè)備，測溫元件接頭固定在結(jié)構(gòu)鋼筋上面，為了與金屬體保持絕熱狀態(tài)，需要外套PVC管。要求在澆筑后第一時(shí)間展開監(jiān)測，監(jiān)測內(nèi)容有：大氣溫度、混凝土入模溫度、內(nèi)部溫度與外表溫度，相關(guān)數(shù)據(jù)需要每5min即記錄1次。

圖2 1879號測位側(cè)立面測點(diǎn)布置

3.2 測溫結(jié)果分析

取1倉1879號測點(diǎn)數(shù)據(jù)展開分析。澆混凝土于夜間完成施工，控制入模溫度，使其保持在26℃上下。水化熱從第2天起持續(xù)積聚，中心溫度大幅快速上升，第4天溫度就達(dá)到峰值79.5℃，并持續(xù)大約6h。升溫過程中內(nèi)里與外表之間的溫差最大為27℃，沒有超出《大體積混凝土施工規(guī)范》（GB50496—2009）中的規(guī)定，從1879號測點(diǎn)得到的實(shí)測溫度情況看，保溫措施取得的效果較良好。降溫期間，表面每天的降溫量均值為2.01℃，而混凝土中心處每天的降溫量均值為3.29℃，混凝土底層每天的降溫量幾乎不受外界影響，均值為1.19℃。14d養(yǎng)護(hù)期結(jié)束后，各項(xiàng)保溫措施去掉，在陽光直曬下，表層溫度會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，而混凝土中心處的溫度也會(huì)有所升高，不過很快就趨于平穩(wěn)。測溫結(jié)果顯示，中心處每天的降溫量高于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的2.0℃，但因按照“跳倉法”展開施工，收縮應(yīng)力中的大部分在澆筑前期就被釋放出去了，再加上薄弱處已經(jīng)增配了適量的溫度筋、基底約束也減少了，因此整條基礎(chǔ)梁未見有害裂縫，表面裂縫也被控制得很好。

4 結(jié)語

綜上所述，澆混凝土施工后的2周內(nèi)，溫度起伏明顯，峰值出現(xiàn)于第4d。可參照工期需要將跳倉間隔時(shí)間適當(dāng)延長，徹底將溫度收縮應(yīng)力釋放出來。選擇中低熱水泥，將摻和料用量加大，完善配合比，從源頭上把水泥水化熱控制好。若是入模溫度過高，不但溫升峰值會(huì)變大，水泥水化也會(huì)加快，故需要將入模溫度把控好，把溫升速率降低，讓峰值變小。實(shí)踐證明，這種“跳倉法”技術(shù)當(dāng)中的綜合措施，在控制大體積混凝土裂縫方面的效果十分可觀。