芻議大體積混凝土的施工及其裂縫成因

李勁松

（中國(guó)有色金屬工業(yè)第十四冶金建設(shè)公司項(xiàng)目管理公司，云南 昆明 650051）

1 大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因及防治措施

1.1 裂縫的產(chǎn)生原因

1.1.1 水泥水化熱引起的溫度應(yīng)力和溫度變形。當(dāng)混凝土內(nèi)部與表面溫差過大時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力和溫度變形，其二者成正比，當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土內(nèi)外的約束力時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂縫。因此，防止混凝土出現(xiàn)裂縫的關(guān)鍵就是控制混凝土內(nèi)部與表面的溫差。

1.1.2 內(nèi)外約束的條件影響。混凝土內(nèi)部由于水泥的水化熱而形成中心溫度高，熱膨脹大，因而在中心產(chǎn)生壓應(yīng)力，在表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度值和鋼筋的約束作用時(shí)，同樣會(huì)產(chǎn)生裂縫。

1.1.3外界氣溫變化的影響。混凝土內(nèi)部溫度是由水泥水化熱的絕熱溫度、澆注溫度和混凝土的散熱溫度三者的疊加。而澆注溫度與外界氣溫有直接關(guān)系。

1.1.4 混凝土的收縮變形。混凝土的塑性收縮變形；混凝土的體積變形；干燥收縮；混凝土的勻質(zhì)性的影響；設(shè)計(jì)造型的影響。

1.2 防止大體積混凝土裂縫的主要措施

1.2.1 水泥應(yīng)盡量選用水化熱和安定性好的水泥，在滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求的前提下，盡量減少水泥用量。

1.2.2 配合比設(shè)計(jì)時(shí)，可利用混凝土的后期強(qiáng)度。

1.2.3 盡量選用連續(xù)級(jí)配的骨料配制混凝土，在保證可泵性的前提下，選用粒徑較大的石子和粗砂，并控制石子的含泥量不超過1%，砂子的含泥量不超過2%。

1.2.4 摻加一定數(shù)量的減水劑或緩凝劑，以減少水泥用量，改善和易性，推遲水化熱的峰值期。

1.2.5 在混凝土中摻加少量的磨細(xì)粉煤灰，取代部分水泥，并可改善混凝土的塑性和可泵性。

1.2.6 在混凝土中摻加一定數(shù)量的毛石。

1.2.7 根據(jù)不同施工季節(jié)，可分別采用降溫法和保溫法施工。

1.2.8 在拌合混凝土?xí)r，還可摻入適量的微膨脹劑或膨脹水泥，使混凝土得到補(bǔ)償收縮，減少混凝土的溫度應(yīng)力。

1.2.9 采用分層分段法澆筑混凝土。

1.2.10 改善配筋，保證每個(gè)澆筑層上下均有溫度筋。

1.2.11 設(shè)置后澆縫。

2 大體積混凝土的施工

大體積混凝土的施工，一般宜在低溫條件下進(jìn)行，即最高氣溫≤30℃時(shí)為宜。氣溫大于30℃時(shí)，應(yīng)周密分析和計(jì)算溫度(包括收縮)應(yīng)力，并采取相應(yīng)的降低溫差和減少溫度應(yīng)力的措施。混凝土的配制，應(yīng)嚴(yán)格掌握各種原材料的配合比，其重量允許誤差為：水泥、外摻合料±2%；粗、細(xì)骨料±3%；水、外加劑溶液±2%。混凝土的攪拌時(shí)間，自全部拌合料裝入攪拌筒內(nèi)起到卸料止，一般應(yīng)不少于1.5～2min。攪拌后的混凝土，應(yīng)及時(shí)運(yùn)至澆筑地點(diǎn)入模澆筑。在運(yùn)送過程中，要防止混凝土離析、灰漿流失、塌落度變化等現(xiàn)象，如發(fā)生離析現(xiàn)象，必須進(jìn)行人工二次拌合后方可入模。混凝土澆筑要點(diǎn)如下：

2.1 大體積混凝土的澆筑，應(yīng)根據(jù)整體連續(xù)澆筑的要求，結(jié)合結(jié)構(gòu)尺寸的大小、鋼筋疏密、混凝土供應(yīng)條件等具體情況，選用以下三種方法：(1)全面分層：即將整個(gè)結(jié)構(gòu)澆筑層分為數(shù)層澆筑，當(dāng)已澆筑的下層混凝土尚未凝結(jié)是，即開始澆筑第二層，如此逐層進(jìn)行，直至澆筑完成。(2)分段分層：適用于厚度較薄而面積或長(zhǎng)度較大的工程。施工時(shí)從底層一端開始澆筑混凝土，進(jìn)行到一定距離后澆筑第二層，如此依次向前澆筑其他各層。(3)斜面分層：適用于結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度超過厚度三倍的工程，振搗工作應(yīng)從澆筑層的底層開始，逐漸上移，以保證分層混凝土之間的施工質(zhì)量。

2.2 當(dāng)基礎(chǔ)底板厚度超過1.3m時(shí)，應(yīng)采取分層澆筑。分層厚度宜為0.6～1.0m。對(duì)于大塊底板，在平面上應(yīng)分成若干塊施工，以減少收縮和溫度應(yīng)力，有利于控制裂縫，一般分塊最大尺寸宜為30m。

2.3 為了減少大體積混凝土底板的內(nèi)外約束，澆筑前宜在基層設(shè)置滑移層。為減少分塊間后澆縫處鋼筋的連接約束，應(yīng)將鋼筋的連接設(shè)置在后澆縫處。

2.4 分層澆筑時(shí)間的間隔，應(yīng)以混凝土表面溫度降至大氣平均溫度為好，即水化熱溫升的峰值以后，一般為3～5d。

2.5 夏季施工時(shí)，應(yīng)采取有效措施降低混凝土內(nèi)部的實(shí)際溫度，方法有降低混凝土入模澆筑溫度，在拌合水中摻入冰渣、使用冷卻水作拌合用水、砂石采取遮陽措施和噴冷水降溫等，在骨料中摻入毛石，摻入適量的粉煤灰。

2.6 為了防止混凝土發(fā)生離析，當(dāng)混凝土自由傾落高度超過2m時(shí)，應(yīng)采用串筒、溜槽下落。

2.7 混凝土應(yīng)采用機(jī)械振搗。振搗棒的操作，快插慢拔。每點(diǎn)振搗時(shí)間一般以20～30s為宜，還應(yīng)視混凝土表面呈水平不再顯著下沉、不再出現(xiàn)氣泡、表面泛出灰漿為準(zhǔn)。分層振搗時(shí)，振搗棒應(yīng)插入下層5cm左右，以消除兩層之間的接縫。

2.8 混凝土養(yǎng)護(hù)的時(shí)間和方法為：(1)養(yǎng)護(hù)時(shí)間：澆筑完畢后，應(yīng)在12h內(nèi)加以覆蓋和澆水。具體要求是：普通硅酸鹽水泥拌制的混凝土不得少于14d；礦渣水泥，火山灰質(zhì)水泥、大壩水泥、礦渣大壩水泥拌制的混凝土不得少于21d。(2)養(yǎng)護(hù)方法：大體積混凝土養(yǎng)護(hù)方法，分降溫法和保溫法兩種。降溫法，即在混凝土澆注成型后，用蓄水、灑水或噴水養(yǎng)護(hù)；保溫法是在混凝土成型后，使用保溫材料覆蓋養(yǎng)護(hù)及薄膜養(yǎng)生液養(yǎng)護(hù)，可視具體條件選用。

2.9 混凝土測(cè)溫。(1)測(cè)溫點(diǎn)的布置-必須具有代表性和可比性。沿澆筑的高度，應(yīng)布置在底部、中部和表面，垂直測(cè)點(diǎn)間距一般為500～800mm；平面則應(yīng)布置在邊緣與中間，平面測(cè)點(diǎn)間距一般為2.5～5m。(2)測(cè)溫制度-在混凝土溫度上升階段每2～4h測(cè)一次，溫度下降階段每8h測(cè)一次，同時(shí)應(yīng)側(cè)大氣溫度。(3)測(cè)溫工具的選用-采用熱電偶或半導(dǎo)體液晶顯示溫度計(jì)。在測(cè)溫工程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)溫度超差，應(yīng)及時(shí)加強(qiáng)保溫或延緩拆除保溫材料，以防止混凝土產(chǎn)生溫差應(yīng)力和裂縫。

3 施工中應(yīng)注意的問題

3.1 泌水和浮漿問題

積混凝土施工，由于混凝土采取分層澆筑，上下層施工的間隔時(shí)間較長(zhǎng) (一般為1.5～3h，即控制在凝結(jié)前)，因此各澆筑層易產(chǎn)生泌水層，采用泵送混凝土施工時(shí)，尤為嚴(yán)重。解決的辦法是，可在結(jié)構(gòu)四周側(cè)模的底部開設(shè)排水孔，使多余的水分從孔中自然排走，或利用正式設(shè)計(jì)的集水坑或人為的"水潭"，將多余水分集中后用專門的軟軸泵或隔膜泵抽水排出。

3.2 后澆縫的留置與處理

大體積混凝土施工中，合理的分縫分塊，不僅可以減輕約束作用，縮小約束范圍；同時(shí)可利用澆筑塊的層面進(jìn)行散熱，降低混凝土內(nèi)部的溫度。接縫的處理必須滿足防止?jié)B漏水的要求。后澆縫的設(shè)置和處理如設(shè)計(jì)無規(guī)定時(shí)，其間距一般為20～30m縫寬lm，可在后澆縫形成40d后封閉，冬期可適當(dāng)延長(zhǎng)。封閉前，應(yīng)仔細(xì)鑿毛，并將鋼筋按設(shè)計(jì)要求連接好，再用補(bǔ)償收縮混凝土將縫灌密實(shí)。

3.3 模板工程

大體積混凝土施工時(shí)，模板承受著混凝土的側(cè)壓力及振搗混凝土的振動(dòng)力，因此必須保證模板及其支撐體系的可靠性，防止模板產(chǎn)生過大的變形。由于大體積混凝土對(duì)模板的剛度要求較高，在有條件時(shí)，宜優(yōu)先使用鋼模板。采用木模板時(shí)，澆筑混凝土錢應(yīng)充分濕潤(rùn)，防止木模吸收混凝土表面水分后膨脹變形。

結(jié)語

大體積混凝土施工技術(shù)含量高，特別在施工中要防止混凝土因水泥水化熱引起的溫度差產(chǎn)生溫度應(yīng)力裂縫。因此在施工前除必須的物質(zhì)準(zhǔn)備、機(jī)具準(zhǔn)備、技術(shù)準(zhǔn)備和現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備外，應(yīng)根據(jù)其施工特殊性，做好附屬材料和輔助設(shè)備的準(zhǔn)備工作，如冰、水泵、測(cè)溫設(shè)備等，尤其要做好施工方案的編制工作。