談房建基礎(chǔ)大體積混凝土裂縫控制措施

賈磊峰

(中鐵十二局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司，山西太原 030024)

0 引言

目前我國(guó)對(duì)于大體積混凝土的研究比較少，并且主要是對(duì)基礎(chǔ)大體積混凝土物理力學(xué)性質(zhì)、溫度變形、溫度應(yīng)力的計(jì)算與研究［1］，而對(duì)基礎(chǔ)大體積混凝土從原材料的控制、施工預(yù)控措施等方面對(duì)裂縫的控制的研究相對(duì)更少。由于大體積混凝土施工條件復(fù)雜，影響因素和制約條件比較多，所選用的原材料、施工工藝、施工環(huán)境氣候都相同的條件下，有的開(kāi)裂，有的不開(kāi)裂，這是什么原因造成的，其需要控制的主要因素是什么，逐一分析比較困難。因此，大體積混凝土施工不單純是結(jié)構(gòu)理論問(wèn)題，而是集結(jié)構(gòu)受力分析、原材料物理性質(zhì)、構(gòu)造措施、施工工藝及外界環(huán)境影響等因素的綜合性問(wèn)題。需要在理論和實(shí)踐中進(jìn)行大量研究總結(jié)，來(lái)推動(dòng)我國(guó)基礎(chǔ)大體積混凝土技術(shù)的發(fā)展。

1 控制混凝土溫度

在施工過(guò)程中，混凝土自身溫度與外界環(huán)境存在溫差，不可能做到絕熱狀態(tài)，所以在澆筑混凝土?xí)r一定與外界環(huán)境發(fā)生熱交換，從而改變混凝土的熱能。混凝土的開(kāi)裂主要是由溫度和溫度應(yīng)力造成。混凝土內(nèi)部溫度是由水泥水化熱產(chǎn)生的熱量、澆筑溫度及澆筑后與外界環(huán)境的熱交換三部分組成。

1．1 降低骨料溫度

混凝土在拌合的過(guò)程中，水泥發(fā)生水化反應(yīng)會(huì)放出大量熱，在拌合前對(duì)粗骨料、細(xì)骨料、水進(jìn)行預(yù)冷卻，可以消減混凝土內(nèi)部水化熱峰值及表面溫差，這樣可以減小溫度變形和溫度應(yīng)力。混凝土在拌合時(shí)選用小冰塊或冰屑，并且保證在攪拌過(guò)程中能全部融化，以免當(dāng)冰融化后形成氣泡空洞，影響澆筑質(zhì)量。但是水所占熱容量的百分比不大，難以滿足要求。這時(shí)對(duì)粗骨料、細(xì)骨料進(jìn)行處理，在料場(chǎng)上方搭設(shè)遮陽(yáng)棚，把骨料堆增高，以及在拌合前噴水降溫。各種原材料的降溫效果見(jiàn)表1。

表1 各種原材料降溫效果

1．2 控制入模溫度

混凝土的入模溫度與出機(jī)溫度、運(yùn)輸工具、運(yùn)距、轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)及施工氣候有關(guān)。為了降低入模溫度需要對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，另外在夏季施工時(shí)應(yīng)避開(kāi)中午氣溫高的時(shí)間段。在入模時(shí)，加強(qiáng)通風(fēng)，加快熱量散失，并做好表面隔熱措施，鋪一些稻草或麻袋，實(shí)時(shí)灑水，減小內(nèi)外溫差。

1．3 控制澆筑溫度

澆筑溫度是混凝土在振搗以后位于表面50 mm～100 mm的溫度，避免大體積混凝土開(kāi)裂的最重要因素之一就是控制澆筑溫度［2］。在常溫下澆筑大體積混凝土，澆筑溫度每降低6℃，混凝土的最大溫升值將降低3℃。另外外界環(huán)境氣溫對(duì)澆筑溫度也有影響，我國(guó)GB 50204-92規(guī)范規(guī)定外界環(huán)境溫度應(yīng)為5℃ ～28℃，濕度應(yīng)以保持混凝土表面潮濕為宜，可鋪一些稻草或麻袋，實(shí)時(shí)灑水，確保混凝土表面潮濕。

若大體積混凝土澆筑溫度為14℃時(shí)，第一個(gè)24 h內(nèi)，水泥水化熱將是7 d全部熱量的43%，若澆筑溫度為30℃，則第一個(gè)24 h內(nèi)，水泥水化熱將是7 d全部熱量的62．5%，大大的減少了混凝土最高溫度時(shí)間，同時(shí)減少散熱時(shí)間，不利于混凝土降低溫度。

1．4 加強(qiáng)保溫措施

對(duì)澆筑后的混凝土進(jìn)行表面保溫，以控制內(nèi)外溫差在規(guī)范規(guī)定的25℃以?xún)?nèi)，減少內(nèi)約束力，從而避免大體積混凝土表面裂縫的產(chǎn)生。保溫材料可以選擇導(dǎo)熱系數(shù)小，價(jià)格便宜，易于操作的材料，比如麻袋、木屑、草簾等。大量的工程實(shí)踐中，基礎(chǔ)大體積混凝土的外模可以用磚墻砌筑，外面抹一層砂漿，混凝土澆筑后可以回填土。對(duì)于表面保溫措施，夏季施工可以采用一層塑料+10 mm厚海綿(1層～2層)進(jìn)行保溫，待終凝后再覆蓋一層塑料防止低溫雨水滲透影響保溫效果［3］。冬季施工可以采用一層塑料+10 mm厚海綿+一層草簾或巖棉被+一層塑料，起到保溫作用［4］。

2 合理的構(gòu)造措施和施工工藝

2．1 合理配筋

混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉裂能力主要取決于混凝土的極限拉伸力。而極限拉伸力由混凝土的抗拉強(qiáng)度和配筋率決定。在基礎(chǔ)大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，合理配筋，提高構(gòu)造筋配筋率可以增強(qiáng)抗裂能力，控制裂縫的開(kāi)展，減少混凝土開(kāi)裂的可能性［5］。比如，混凝土底板和墻板厚度在20 cm～60 cm，可適當(dāng)采用構(gòu)造筋，起到溫度筋的作用，配筋應(yīng)采用小直徑、小間距，直徑為8～16，間距為100 mm～150 mm，按全截面對(duì)稱(chēng)配制，來(lái)增強(qiáng)抗裂能力。當(dāng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)比較厚時(shí)，構(gòu)造筋應(yīng)分散配制，配筋率應(yīng)控制在0．3%～0．5%之間。

2．2 設(shè)置應(yīng)力緩沖層

國(guó)外對(duì)于應(yīng)力緩沖層研究比較早，在20世紀(jì)80年代，日本學(xué)者就提出在高、低板交接處、底板地梁處，用30 mm～50 mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料作垂直隔層，來(lái)緩沖基礎(chǔ)間收縮產(chǎn)生的側(cè)向壓力［6］。

2．3 設(shè)置后澆帶

對(duì)于大體積混凝土施工，通過(guò)采取分層、錯(cuò)層、分塊的施工方法，可以減小混凝土內(nèi)部約束作用，合理設(shè)置水平或豎向施工縫，并在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置施工后澆帶，來(lái)確保混凝土自由收縮并釋放溫度應(yīng)力［7］。后澆帶在現(xiàn)澆混凝土中可采用臨時(shí)留設(shè)溫度與收縮變形縫，在施工時(shí)一般會(huì)保留至少40 d時(shí)間，在此期間早期溫差及30%以上的收縮已經(jīng)完成。最后用膨脹混凝土將結(jié)構(gòu)澆筑在一起。后澆帶一般可分為平接式、T接式、企口式。留設(shè)的間距一般為20 m～30 m，寬度可取0．7 m～1 m，當(dāng)?shù)厣虾偷叵陆Y(jié)構(gòu)為整體式混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，后澆帶應(yīng)貫通，并且鋼筋不應(yīng)斷開(kāi)［8］。

2．4 二次投料和二次振搗

二次投料水泥裹砂法，就是將制成的水泥漿攪拌1 min，然后再加粗骨料和細(xì)骨料攪拌成混凝土，通過(guò)這種方法可以改善混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，減少離析現(xiàn)象，節(jié)約水泥20%或提高混凝土強(qiáng)度15%。

二次振搗即在混凝土達(dá)到初凝之前進(jìn)行二次振搗，來(lái)排除混凝土中的水分和空隙，提高水平鋼筋的握裹力，豎向鋼筋的抗拔力，增加密實(shí)性，減少混凝土內(nèi)部裂縫。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐證明二次振搗可以增加1/3水平筋握裹力，100%豎向筋抗拔力，28 d混凝土抗壓強(qiáng)度提高10%～15%。二次振搗的關(guān)鍵在于振搗時(shí)間的掌握，應(yīng)根據(jù)水泥品種、水灰比、外界環(huán)境氣候等多種因素決定。一般控制在1 h～3 h以?xún)?nèi)。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于大體積混凝土裂縫的控制，應(yīng)從源頭開(kāi)始，比如原材料降溫、入模溫度和澆筑溫度等，從分析中可以得出，首先應(yīng)選用冰屑，然后就是對(duì)骨料進(jìn)行降溫處理。另外還需要采取一些構(gòu)造措施和施工工藝，比如合理配筋、二次振搗。另外對(duì)不同季節(jié)大體積混凝土施工應(yīng)采取不同的措施，針對(duì)夏季和冬季給出不同的保溫措施。

［1］ 楊和禮．原材料對(duì)基礎(chǔ)大體積混凝土裂縫影響與控制［D］．武漢:武漢大學(xué)博士論文，2004．

［2］ Cooling and Insulating System for Mass concrete．ACI committee207．

［3］ 于海山，吳金林．大體積混凝土施工中的技術(shù)處理［J］．鐵道建筑，1996(10):27-28．

［4］ 孫柏峰．大體積混凝土澆筑后裂縫控制及降溫保溫工藝探討［J］．安徽建筑，2004(7):41-42．

［5］ 龔振斌．嶺澳核電站底板混凝土的裂縫控制及處理［J］．建筑技術(shù)，2004(4):55-57．

［6］ 劉海卿，姜 山．大體積混凝土超強(qiáng)應(yīng)力緩沖槽養(yǎng)護(hù)法［J］．阜新礦業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，1997(5):33-34．

［7］ 吳紀(jì)寧，宮 鳴．大體積混凝土后澆帶施工技術(shù)［J］．建筑技術(shù)，2003(1):90-91．

［8］ 沈 剛，畢守一．混凝土后澆帶工程中幾個(gè)問(wèn)題淺議和建議［J］．安徽建筑，2002(S1):47-49．