對大體積鋼纖維混凝土裂縫控制施工要點的探討

曾顯新

河南省第一建筑工程集團有限責任公司（450014）

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，大型現(xiàn)代化的技術設施或構筑物不斷增多，而大體積混凝土是構成其主體的重要組成部分。采用鋼纖維混凝土應用于大體積混凝土施工中，對裂縫控制能起到很好的效果。

1 使用范圍

工業(yè)與民用建筑中超長、超厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構，如連續(xù)性基礎底板、箱型基礎、設備基礎、防輻射墻等需要裂縫控制的鋼筋混凝土工程。

2 工藝原理

1）從原材料及配合比的優(yōu)化上使混凝土產(chǎn)生的水化熱減少，中心溫度降低。2）采用膨脹劑膨脹能補償收縮。3）摻加鋼纖維增強混凝土的極限抗拉性能，增強混凝土的延性，可以進一步抵抗混凝土的開裂，同時增加混凝土的抗震性能。

3 施工工藝:裂縫控制措施

3.1 原材料的選用

1）水泥∶大體積混凝土施工應采用低熱水泥。

2）細骨料∶中粗砂，含泥量＜2%。細度模數(shù)宜2.5～2.8。應有良好的連續(xù)級配。

3）粗骨料∶5～25mm 石子，減少混凝土收縮。 含泥量＜1%。骨料中針狀和片狀＜15%。空隙率宜為40%左右。應有良好的連續(xù)級配。

4）外加劑∶大體積混凝土施工所用外加劑與普通混凝土有所不同。應選緩凝型高效減水劑。緩凝作用∶在大體積混凝土中，水泥水化放出的熱量不易消散，容易造成較大的內外溫差，引起混凝土開裂，外加劑的緩凝作用可使水泥水化放熱速率減慢，有利于熱量消散，使混凝土內部升溫降低，這樣可以避免產(chǎn)生溫度裂縫。高效減水作用∶高效減水作用能大幅度減少混凝土拌合用水泥。在水灰比保持基本不變的情況下,可大幅度減少混凝土中水泥用量，降低水泥水化熱。同時高效減水劑應具有較低的收縮率。

5）膨脹劑∶膨脹劑要求低堿高膨脹效能。14 d混凝土膨脹率不小于2.0×10-4。

6）鋼纖維∶鋼纖維混凝土是在普通混凝土中隨機摻入亂向分布的鋼纖維所形成的一種新型的多項復合材料。摻入鋼纖維后,混凝土的抗裂性能得到明顯改善,有較好的阻裂作用,當裂縫尖端與鋼纖維相遇時,因裂縫無法直接通過而偏轉了方向,緩沖了裂縫尖端處的應力集中程度,阻止了裂縫的擴展。鋼纖維混凝土的裂紋擴展過程大致是∶隨著荷載的增加，當裂縫擴展通過或改變方向繞過纖維增強效應區(qū)時，裂縫將受到纖維的阻擋而緩慢發(fā)展或改變方向繞過纖維而在另一個較易通過的區(qū)內通過，然后又被其他纖維阻擋。同時，開裂區(qū)的纖維提供拉拔阻力，阻止裂紋張開。由于纖維的亂向分布，使這種阻裂也是亂向的，這樣就增加了裂紋開裂路徑的曲折性，使鋼纖維混凝土材料在荷載作用下表現(xiàn)為裂紋緩慢地增長，呈現(xiàn)出“塑性”特征。鑒于鋼纖維的阻裂作用，使鋼纖維混凝土在破壞之前有較大范圍的緩慢穩(wěn)定裂縫擴展。

鋼纖維的摻入量按體積一般為l%～2%,而按重量計每立方米混凝土中摻70～100 Kg左右鋼纖維，鋼纖維的長度宜為25～60mm，直徑為0.25～1.25mm，長度與直徑的最佳比值為50∶700。鋼纖維抗拉強度不小于380MPa,應使用經(jīng)過防銹處理且具有錨固端的鋼纖維；鋼纖維長度應與混凝土粗集料最大公稱粒徑相匹配。

7）摻和料∶在混凝土中可摻加復合型外加劑和粉煤灰，以減少絕對用水量和水泥用量，改善混凝土和易性與可泵性，延長緩凝時間，增加混凝土的體積穩(wěn)定性。

3.2 配合比優(yōu)化

我們采用集料泵送混凝土砂率應在38%～42%之間，在滿足可泵性前提性，可盡量降低砂率 。坍落度再滿足泵送的條件下盡量選擇小值，以減少收縮變形。混凝土應具有良好的和易性，混凝土設計工作中應重點做好水化熱曲線的優(yōu)化工作。

3.3 控制新鮮混凝土的出機溫度

混凝土中的各種原材料,尤其是石子與水，對出機溫度影響最大。在氣溫較高時，宜在砂石堆場設置簡易遮陽棚,必要時可采用向骨料噴水等措施。對夏季施工的超大體積混凝土可以采用冰水攪拌。

3.4 控制澆注入模溫度

夏季施工時,在輸送泵送時采取降溫措施，以防入模混凝土溫度升高。如在攪拌筒上搭設遮陽棚蓋，在水平輸送管道上鋪草包噴水避免日光曝曬。冬季施工時，對結構厚度在1.0 m以上的大體積混凝土一般宜在正溫攪拌和正溫澆注，并靠自身水化熱進行蓄熱保溫。

3.5 混凝土的施工

1）混凝土澆注順序的安排，以薄層連續(xù)澆注以利散熱，不出現(xiàn)冷縫為原則。2）澆筑厚度每層不宜超過50 cm,可采用加長高頻振搗棒振搗，1.2 m×1.2 m面積內布置振搗點建議設置9個，呈交叉交體分布，振搗時間為30～60 s，快插慢拔，插入下一層厚度不小于10mm。3）宜盡可能采用二次振搗工藝，以提高混凝土密實度和抗拉強度，對大面積的板面要進行拍打真實，去除浮漿，實行二次抹面，以減少表面收縮裂縫。4）混凝土在澆注振搗過程中的泌水應予以排除。5）根據(jù)土建工程大體積混凝土的特點和施工經(jīng)驗，實測的混凝土內部中心與表面溫度差，宜控制在25℃之內。6）利用測溫技術進行信息化施工，可以全面了解混凝土在強度發(fā)展過程中內部溫度場分布狀況，并且根據(jù)溫度梯度變化情況，可定性、定量指導施工，控制降溫速率，控制裂縫的出現(xiàn)。

3.6 測溫

1）應根據(jù)工程項目的平面形狀尺寸、厚度等不同情況，合理、經(jīng)濟地布設測溫點，并測繪測溫點布置圖。2）溫度測點以集成溫度傳感器作感溫元件，要進行篩選和防老化處理。在埋設前應對感溫元件作環(huán)氧樹脂封閉。在澆注前應按測溫布置圖要求，對測點予以固定和保護，以確保測溫工作的順利進行。3）每次測溫后，應立即匯總整理混凝土內部溫度場與溫差數(shù)值，提供給項目管理部門，以指導現(xiàn)場的施工。

3.7 養(yǎng)護

養(yǎng)護是大體積混凝土施工中一項十分關鍵的工作。養(yǎng)護主要是保持適宜的溫度和濕度，以便控制混凝土內表溫差，促進混凝土強度的正常發(fā)展及防止混凝土裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。養(yǎng)護應派專人負責。頂板二次抹壓后，采用薄膜與麻袋二層保溫保濕蓄水養(yǎng)護，蓄水深度不小于50mm。墻體在模板上掛麻袋保溫保濕養(yǎng)護，采用設置淋水軟管與灑水相合方法。確保混凝土在14 d內保持濕潤狀態(tài)，在養(yǎng)護期間，混凝土不允許發(fā)白。同時養(yǎng)護必須根據(jù)混凝土內表溫差和降溫速率，及時調整養(yǎng)護措施。

4 主要施工機具設備

1）測溫設備可采用的測溫儀有XQC-300大型長圖自動平衡記錄儀和QZG-010銅熱電阻溫度傳感器配套改裝為定時全自動擴展裝置，以及我公司在此基礎上進一步改進完善的新測溫儀，大體積混凝土溫度微機實時監(jiān)測儀和進口的恒溜型集成溫度傳感器配套。2）結構支模、扎筋、混凝土拌制、運輸、澆注等所需的機具設備，可根據(jù)不同工程對象按通常施工要求設置。但必須確保連續(xù)澆注，并不得出現(xiàn)冷縫。

5 質量控制

1）開工前,根據(jù)工程具體情況及以往施工經(jīng)驗選擇原材料及外加劑，并據(jù)以進行熱工計算，確定施工工藝、施工組織等作出實施性施工組織設計，經(jīng)過規(guī)定的審批程序審查后方可施工。2）原材料、外加劑、配合比等均要經(jīng)過科學試驗，達到工程施工要求的各項指標。3）施工中嚴格按照施工組織設計進行操作，確保工程質量。

6 安全措施

1）編制施工工藝細則和安全操作規(guī)則，組織施工人員進行安全培訓，技術安全培訓合格者方能上崗工作。2）進行高空施工作業(yè)時，要時刻注意安全，做好預防措施。3）遵守現(xiàn)行安全施工規(guī)范及質量驗收規(guī)范。

7 工程實例

由我公司施工的某客車生產(chǎn)綜合樓工程，設計采用厚大體積混凝土結構，施工中在大體積混凝土中摻入鋼纖維，工程驗收沒有產(chǎn)生任何裂縫，保證了工程質量，得到了甲方和監(jiān)理的一致好評。