超長砼墻體施工期裂縫防治的研究

■黃 征 ■武漢市水務(wù)集團(tuán)有限公司，湖北 武漢

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，超長、大體積、大面積且約束條件復(fù)雜的混凝土構(gòu)件大量出現(xiàn)，而現(xiàn)代預(yù)拌混凝土原材料(如水泥)性能改變、摻加外加劑、摻合料等組份;以及混凝土泵送施工等使混凝土性能改變，尤其是早期體積穩(wěn)定性劣化，致使超長砼墻體在施工期間經(jīng)常產(chǎn)生裂縫。此時，結(jié)構(gòu)通常尚未承受正常使用情況下的全部荷載，這種裂縫多因間接作用如，非荷載變形(收縮、溫度等)引起。

混凝土施工期裂縫多發(fā)生在混凝土澆筑后的數(shù)天或十幾天的時間內(nèi)，也有在澆筑完畢的幾個月后仍主要因間接作用產(chǎn)生裂縫的。混凝土施工期裂縫可能會對建筑的使用功能、耐久性及觀感造成影響;某些情況下還可能影響到結(jié)構(gòu)的承載能力。施工期混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫后，長期找不到確切原因，沒有辦法有效處理的工程事例也非常多。特別是某些較為復(fù)雜的裂縫問題或由諸多因素復(fù)合誘發(fā)的裂縫問題，不容易發(fā)現(xiàn)其主要矛盾所在，原因不能確定，也很難有好的處理效果。

通過多年的工作經(jīng)驗(yàn)和分析，預(yù)拌混凝土超長墻體施工期裂縫的防治不能基于某一方面，需要進(jìn)行全過程控制。

1 原因分析及控制重點(diǎn)

現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)在施工期間開裂，有些是由單一因素引起的，如環(huán)境溫度、濕度變化等;原材料及配合比:混凝土配合比不合理，各種原因?qū)е碌幕炷吝^大收縮變形等;施工過程:養(yǎng)護(hù)方案不合理等。但更多的裂縫不是由單一因素引起，而是上述多種原因的綜合作用形成。

施工中必須全過程控制，從原材料優(yōu)選、配合比優(yōu)化、結(jié)構(gòu)設(shè)計及構(gòu)造措施優(yōu)化、施工過程控制、管理等方面提出綜合有效措施防治預(yù)拌混凝土施工期裂縫。防治的控制重點(diǎn):1、在優(yōu)選原材料和常規(guī)配合比設(shè)計的基礎(chǔ)上，進(jìn)行抗裂配合比優(yōu)化設(shè)計;2、進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計及構(gòu)造措施的優(yōu)化;3、加強(qiáng)混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)等施工過程的有效控制。

2 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

2.1 工藝流程

進(jìn)行預(yù)拌混凝土超長墻體施工期裂縫控制，要在傳統(tǒng)混凝土工程工藝流程的基礎(chǔ)上，針對施工期裂縫防治進(jìn)行完善。其工藝流程:基于裂縫防治的結(jié)構(gòu)及構(gòu)造措施優(yōu)化—混凝土原材料優(yōu)選—配合比體積穩(wěn)定性優(yōu)化設(shè)計—混凝土拌制及運(yùn)輸—混凝土澆筑—混凝土養(yǎng)護(hù)及拆模

2.2 操作要點(diǎn)

(1)基于裂縫防治的結(jié)構(gòu)及構(gòu)造措施優(yōu)化:①要求混凝土具有足夠的強(qiáng)度，較小的早期收縮變形及良好的抗裂能力;②較長的現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻體是收縮裂縫的高發(fā)區(qū)，墻體中的鋼筋除應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外，應(yīng)充分考慮混凝土收縮而加強(qiáng)，應(yīng)有足夠的配筋率，鋼筋布置宜細(xì)而密分布。水平構(gòu)造鋼筋宜置于受力鋼筋外側(cè)，當(dāng)置于內(nèi)側(cè)時，宜在混凝土保護(hù)層內(nèi)加設(shè)防裂鋼筋網(wǎng)片;③配筋率及間距應(yīng)考慮混凝土收縮變形規(guī)律，結(jié)合結(jié)構(gòu)計算和工程經(jīng)驗(yàn)確定。建議:鋼筋混凝土剪力墻的水平和豎向分布鋼筋的配筋率不應(yīng)小于0.2%，結(jié)構(gòu)中重要部位的剪力墻，其水平和豎向分布鋼筋的配筋率宜適當(dāng)提高;④剪力墻中溫度、收縮應(yīng)力較大的部位，水平分布鋼筋的配筋率宜適當(dāng)提高;⑤墻中的預(yù)埋管線宜置于受力鋼筋內(nèi)側(cè)，當(dāng)置于保護(hù)層內(nèi)時，宜在其外側(cè)加置防裂鋼筋網(wǎng)片。預(yù)留孔、預(yù)留洞周邊應(yīng)配有足夠的加強(qiáng)鋼筋并保證有足夠的錨固長度。

(2)混凝土原材料優(yōu)選:①從控制裂縫的角度考慮，水泥品種優(yōu)先選擇的次序宜為:低堿水泥、硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥;大體積混凝土宜選用低熱水泥。無特殊要求時，不宜選用早強(qiáng)水泥、含堿量較大的水泥、較細(xì)的水泥;②在混凝土中宜加入一定量的粉煤灰或磨細(xì)礦渣(部分替代水泥)，摻量通過配合比設(shè)計、試驗(yàn)確定，以改善混凝土的抗裂性能。當(dāng)混凝土中摻入礦粉時，礦粉細(xì)度宜與水泥的細(xì)度接近。摻加硅灰時，應(yīng)有可靠的技術(shù)措施;③摻加合適的外加劑有利于裂縫的防治，選擇外加劑時，應(yīng)注意外加劑之間的相容以及與水泥的相容性。對于抗裂性要求高的混凝土，合適條件下宜選用具有減縮抗裂性能的外加劑;④在混凝土中摻入一定量的纖維、有機(jī)聚合物，可提高混凝土的抗裂性能。有機(jī)纖維如聚丙烯、尼龍類纖維，能提高混凝土塑性抗裂性能;鋼纖維能提高塑性抗裂性能和硬化后混凝土抗裂性能。在纖維分散度良好的情況下，混凝土抗裂性能隨著纖維摻量的提高而提高。

(3)配合比體積穩(wěn)定性優(yōu)化設(shè)計:①對要求施工期間不出現(xiàn)早期裂縫的結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)，預(yù)拌混凝土供應(yīng)方應(yīng)在優(yōu)選原材料和常規(guī)配合比設(shè)計的基礎(chǔ)上，進(jìn)行抗裂配合比優(yōu)化設(shè)計，使混凝土除具有符合設(shè)計和施工所要求的性能外，還具有抵抗收縮開裂所需要的性能;②進(jìn)行抗裂配合比優(yōu)化設(shè)計時應(yīng)遵循的原則:a.最小單位用水量或最小膠凝材料用量原則;b.最大骨料堆積密度原則;c.適當(dāng)水灰比原則。③為提供有良好抗裂性能的混凝土，預(yù)拌混凝土供應(yīng)方應(yīng)在優(yōu)選原材料、優(yōu)化配合比的基礎(chǔ)上進(jìn)行收縮、體積穩(wěn)定性試驗(yàn)及評價。

(4)混凝土拌制及運(yùn)輸:①為有效進(jìn)行預(yù)拌混凝土施工期裂縫控制，混凝土拌制應(yīng)有詳細(xì)的技術(shù)要求，應(yīng)嚴(yán)格記錄每車混凝土的攪拌時間、出站時刻、進(jìn)場時刻、開始澆筑時刻、澆筑完成時刻，并分批匯總分析。②在風(fēng)雨或暴熱天氣輸送混凝土，容器上應(yīng)加蓋，以防進(jìn)水或水份蒸發(fā)。冬期施工應(yīng)加以保溫。

(5)混凝土澆筑:①混凝土的入模坍落度不宜過大，嚴(yán)禁在攪拌機(jī)外二次加水?dāng)嚢琛＂诨炷翝仓r，應(yīng)保證振搗的時間和位置，防止漏振、欠振和過振。對已經(jīng)初凝的混凝土不應(yīng)再次進(jìn)行振搗，避免破壞已形成的混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，應(yīng)待其充分凝固、硬化后按施工縫進(jìn)行處理。③對于墻與板等截面相差較大的構(gòu)件或結(jié)構(gòu)，應(yīng)先澆筑較深的部分，根據(jù)氣候條件靜停0.5～1.5 小時后再與較薄部分一起澆筑，以防止沉降裂縫的產(chǎn)生。④施工縫的留置應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計要求和施工技術(shù)方案確定。超長的墻體宜采用無縫跳倉施工技術(shù)，以有效控制其收縮、溫度裂縫，可以更好地保證建筑功能使用要求，在質(zhì)量、工期、造價技術(shù)經(jīng)濟(jì)效能等方面具有先進(jìn)性和新穎性。

(6)混凝土養(yǎng)護(hù)及拆模:①混凝土初凝后應(yīng)及時養(yǎng)護(hù)。墻體采用保溫保濕效果較好的木模板時，可適當(dāng)延緩拆模時間，或采用模板上口開小縫隙的方法，小水慢淋進(jìn)行墻體養(yǎng)護(hù)。②模板拆除除應(yīng)符合強(qiáng)度及外觀的限定要求外，還應(yīng)考慮混凝土水化溫升、溫降變化規(guī)律及混凝土收縮變化規(guī)律、自然環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速、日照等情況，合理確定拆模時間。不宜在混凝土溫度峰值時拆除模板及淋冷水養(yǎng)護(hù)。③混凝土施工應(yīng)根據(jù)天氣情況，盡量避免雨中混凝土澆筑施工，防止剛澆筑完的混凝土被雨水澆淋。④在干燥、高溫、暴曬或風(fēng)力較大的環(huán)境條件下澆筑的預(yù)拌混凝土或泵送混凝土，應(yīng)加強(qiáng)覆蓋或保濕養(yǎng)護(hù)。

3 結(jié)語

防治超長砼墻施工期的裂縫，會產(chǎn)生一定的社會和經(jīng)濟(jì)效益，社會效益:改善建筑物的使用功能，提高了結(jié)構(gòu)耐久性。裂縫綜合防治中，為改善混凝土的抗裂性能，要求在混凝土中加入一定量的粉煤灰或磨細(xì)礦渣(部分替代水泥)，可以節(jié)約能源、資源，減少粉塵、CO2的產(chǎn)生，更有利于環(huán)境，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。經(jīng)濟(jì)效益:采用基于全過程控制的裂縫綜合防治技術(shù)，在混凝土中加入一定量的粉煤灰或磨細(xì)礦渣，采用整體跳倉澆筑，達(dá)到了節(jié)約工期，降低成本的目的。