大體積混凝土裂縫控制技術要點研究

趙志業

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摘要：近年來，隨著建筑高度越來越高，高層建筑底板厚度越來越厚，大體積混凝土底板由于度應力產生裂縫在工程實踐中屢見不鮮，所以加強大體積混凝土的質量控制尤為重要。本文在此從大體積混凝土裂縫的成因出發，從幾個不同的角度對大體積混凝土裂縫控制做了詳細的研究。

一、大體積混凝土的施工特點及裂縫產生的原因分析

大體積混凝土結構厚度大，體積大，鋼筋密集，混凝土澆筑量大，結構整體性要求高，一般不允許留置施工縫，要求整體澆筑。

由于大體積混凝土結構斷面較厚，表面系數較小，混凝土在凝結過程中水泥水化釋放的熱量聚集在結構內部不易散發出去，以致于混凝土內部溫度越積越高，混凝土內外溫差也就越大。大體積混凝土在施工階段，它的澆筑溫度隨外界氣溫變化而變化，特別是氣溫驟降，會大大增加內外層混凝土的溫差，這對大體積混凝土結構極為不利。混凝土內外溫差引起溫度變形產生的溫度應力，是造成混凝土裂縫的原因之一。溫差愈大，溫度應力也愈大。應采取溫度控制措施，防止混凝土內外溫差引起溫度應力增大。混凝土中約有80%的水分要蒸發掉，由于多余水分的蒸發會引起混凝土的收縮，產生收縮裂縫，這對于混凝土是很不利的。

混凝土裂縫分為貫穿裂縫、深層裂縫和表面裂縫三種。表面裂縫一般危害性較小，深度裂縫部分切斷了結構斷面，有一定的危害，而貫穿裂縫是由于混凝土表面裂縫發展成深度裂縫，最終形成貫穿裂縫，它切斷了混凝土結構的斷面，可能破壞混凝土結構的整體性和穩定性，其危害是比較嚴重的。

二、大體積混凝土施工質量控制措施

1、大體積混凝土配合比例設計

1.1原材料選用

①水泥：由于水泥的用量直接影響著水化熱的多少及混凝土溫升，大體積混凝土應選用水化熱較低的水泥，如低熱礦渣硅酸鹽水泥、中熱硅酸鹽水泥等，并盡可能減少水泥用量。②細骨料：宜采用Ⅱ區中砂，因為使用中砂可減少水及水泥的用量。③粗骨料：在可泵送情況下，選用粒徑5-20mm連續級配石子，以減少混凝土收縮變形。④含泥量：在大體積混凝土中，粗細骨料的含泥量是要害問題，若骨料中含泥量偏多，不僅增加了混凝土的收縮變形，又嚴重降低了混凝土的抗拉強度，對抗裂的危害性很大。因此，骨料必須現場取樣實測，石子的含泥量控制在1%以內，砂的含泥量控制在2%以內。⑤摻合料：應用添加粉煤灰技術。在混凝土中摻用的粉煤灰不僅能夠節約水泥，降低水化熱，增加混凝土和易性，而且能夠大幅度提高混凝土后期強度，推移溫升峰值出現時間。

1.2減水劑的使用

采用減水劑，如SF一1緩凝高效減水劑；膨脹劑采用廣泛使用的U型膨脹劑，如無水硫鋁酸鈣（C4S）或硫酸鋁（Al2（SO4）），試驗表明在混凝土添加了膨脹劑之后，混凝土內部產生的膨脹應力可以抵消一部分混凝土的收縮應力，相應地提高混凝土抗裂強度。

2、施工現場控制

2.1澆筑與振搗

①全面分層：即在第一層全面澆筑完畢后，再回頭澆筑第二層，此時應使第一層混凝土還未初凝，如此逐層連續澆筑，直至完工為止。采用這種方法，適用于結構的平面尺寸不宜太大，施工時從短邊開始，沿長邊推進比較合適。②分段分層：混凝土澆筑時，先從底層開始，澆筑至一定距離后澆筑第二層，如此依次向前澆筑其他各層。由于總的層數較多，所以澆筑到頂后，第一層末端的混凝土還未初疑，又可以從第二段依次分層澆筑。這種方法適用于單位時間內要求供應的混凝土較少，結構物厚度不太大，面積或長度較大的工程。③斜面分層：要求斜面的坡度不大于1/3，適用于結構的長度大大超過厚度3倍的情況。混凝土澆筑層下端開始逐漸上移。混凝土的振搗也要適用斜面分層澆筑工藝，一般在每個斜面層的上、下各布置一道振動器。上面的一道布置在混凝土卸料處，保證上部混凝土的搗實；下面的一道振動器布置在近坡腳處，確保下部混凝土密實。隨著混凝土澆筑的向前推進，振動器也相應跟上。④厚1.0mm內砼宜采用平推澆筑法，同一坡度，薄層循序推進依次澆筑到頂，厚1.0mm以上宜分層澆筑，每一澆筑層采用平推澆筑法，厚度超過2m時，可考慮留置水平施工縫。

三、混凝土養護措施

1、養護是大體積混凝土施工中一項十分關鍵的工作。

為保證新澆砼有適宜的硬化條件，防止早期干縮產生裂縫，大體積砼澆筑完畢后，要加以覆蓋和澆水養護，普通硅酸鹽水泥拌制的砼不得少于14天；其它水泥不少于21天。養護方法分降溫法和保溫法，夏季施工時一般可使用草袋覆蓋、灑水、蓄水養護或噴刷養生液養護；冬季施工時，由于環境氣溫較低，一般可利用保溫材料提高新澆筑砼表面和四周溫度，減少砼的內外溫差。

2、在混凝土養護階段的溫度控制應遵循以下幾點

2.1為了掌握大體積砼的溫升和降溫的變化規律以及各種材料在各種條件下的溫度影響，需要對砼進行溫度監測控制。大體積砼的溫度變化在1～72h變化最大，這段時間要每2h測量一次，4～7d每4h測量一次，其后為8h一次，整個測量過程時間不少于20d，并作詳細記錄，整理繪制溫度曲線。測溫可采用埋鋼管和采用測溫裝置等方法。

2.2經測溫如觀測到砼內部最高溫度與大氣溫度之差超過規定極限值時，要立即采取降溫措施，降低砼內部溫度，控制砼內部裂縫的產生，常見的方法有導溫管加冷卻水循環方法來降低砼內部溫度。

四、裂縫的處理方法

1、表面封閉法

該法主要通過在微細裂縫表面涂膜以提高其防水性及耐久性的方法，它主要適用于穩定和對結構承載能力沒有影響的表面裂縫及深進裂縫的處理。通過在裂縫的表面涂抹水泥漿、環氧膠泥或油漆瀝青等防腐材料，以防止水分、二氧化碳以及其他有害介質的侵入。

2、灌漿、嵌縫封堵法

常見的封堵方法有下列幾種：化學灌漿法、嵌縫法、封堵法、涂膜堵漏法等。該法主要適用于對結構整體性有影響或有防滲要求的砼裂縫的修補，它是利用壓力設備將膠結材料壓入砼的裂縫中，膠結材料硬化后與砼形成一個整體，從而起到封堵加固的作用。

3、結構加固法

一般通過加大砼結構的截面面積、預應力加固、外包型鋼、噴射砼補強加固等措施。

4、混凝土置換法

具體工藝是：剔除砼→砼面層及鋼筋處理→置換材料的配置→ 養護及粉刷。常用的置換材料有：水泥砂漿、聚合物或改性聚合物砼。

5、電化學防護法

電化學防護法主要有三種：陰極防護法、氯鹽提取法、堿性復原法。它通過施加電場，改變砼或鋼筋砼所處的環境，防止鋼筋銹蝕，從而達到防護的目的。

6、仿生自愈合法

此法是模仿生物組織對受創傷部位自動分泌某種物質，而使創傷部位得到愈合的機能，在砼傳統組分中加入特殊組分（如含黏結劑的液芯纖維或膠囊）在砼內部形成智能型仿生自愈合神經網絡系統。當混凝土材料出現裂縫時，部分液芯纖維可使砼裂縫重新愈合。混凝土的自修復系統對基體微裂縫的修補和有效延緩潛在危害提供了一種新的思路和方法。

五、結語

總之，施工中需要在混凝土的材料選擇、配制、攪拌、澆筑、養護、測溫等方面采取必要措施，預防混凝土溫度、收縮等裂縫的產生，保證混凝土的整體和穩定性，確保混凝土的質量。在大體積混凝土中摻加一定數量的毛石，可以吸收混凝土中水泥水化熱，有效減少混凝土內外溫差引起的溫度裂縫。同時，可以減少混凝土用量，節約水泥等材料的用量、節約能源、節約社會資源，有很好的社會經濟效益。