熱帶沙漠氣候下混凝土裂縫控制技術

趙凱峰

摘 要：混凝土裂縫是混凝土工程中普遍受關注而又十分棘手的質量通病。本工程位于吉布提，屬于熱帶沙漠氣候，根據氣候特點，項目從混凝土構件設計、原材料、配合比、施工工藝等方面進行改進，采取有效措施，確保結構混凝土裂縫符合質量要求。

關鍵詞：混凝土；裂縫；控制

1 工程情況簡介

吉布提某項目，位于非洲東海岸，屬于熱帶沙漠氣候，終年炎熱少雨，4月至10月為熱季，日平均氣溫37℃，最高氣溫達45℃以上，具有太陽直曬溫度高、紫外線強、晝夜溫差大等特點。我司承建的建筑工程地下通道混凝土結構設計總長180m，凈高4.5m，凈寬7m，墻體厚度40cm，屬超長混凝土結構。在正式施工之前，項目部十分重視，組織技術攻關小組，通過多次試驗，從容易引起混凝土結構裂縫的各個層面出發，逐一排查，認真總結，找到了一套可以在熱帶沙漠氣候下較好地控制混凝土裂縫的方法。該地下通道平面示意圖如圖1所示。

2 混凝土產生裂縫原因

2.1 原材料

不同種類地水泥，其水化反應熱相差很大，相應的混凝土干縮變化也很大。同時，粗細骨料的含泥量、針片狀含量、顆粒級配、各種外加劑和摻合料的使用等等均會對混凝土裂縫的產生起到不同的作用。

2.2 混凝土的拌合

混凝土攪拌時間過短或者過長，導致拌合不均勻或者發生離析乃至泌水現象。配合比的選用不當，水泥選用不當，水泥用量過大，或者水灰比過大，砂率選擇不當、外加劑摻量不當等均會在不同程度上導致混凝土裂縫的產生。

2.3 混凝土的運輸

由于運距過長或者長時間等待，混凝土水化反應導致入模溫度過高。澆筑前混凝土塌落度過小，人為加水，造成水灰比過大。

2.4 混凝土的澆筑

混凝土澆筑過程中的施工工藝，是裂縫產生的重要原因。澆筑時，需要根據構件類型、鋼筋布置情況等合理確定施工方法。澆筑速度過快、振搗方式不恰當、振搗不足、過度振搗、過度抹平等。

2.5 混凝土的養護

養護是混凝土施工中非常重要的階段，養護條件對裂縫的產生起到了重要的作用，施工中應盡量使混凝土構件接近標準養護條件。

2.6 其他

此外，混凝土構件結構尺寸過大（大體積混凝土）、混凝土內外溫差過大、外界荷載干擾、鋼筋保護層過大或者過小、模板剛度不夠，過早拆模或拆模不當等等，均會在不同程度上造成混凝土裂縫的產生。

3 裂縫控制措施

項目根據在吉布提的土建施工經驗，采取有效的措施，將裂縫的數量及有害程度控制在允許的范圍內（要求寬度≤0.2mm）。

3.1 結構設計的要求

根據《混凝土結構設計規范》規定，擋土墻、地下室墻壁等類結構伸縮縫最大間距在20m～30m，高溫下的施工，應該根據實際情況減小這一數值。在高溫下施工，擋土墻、地下室墻壁等結構伸縮縫的間距設置不宜超過15m，本項目根據經驗，采用10m為一個施工段。

地下墻體結構設計時應重視構造配筋配置的重要性，在構件中配置構造鋼筋可以有效控制裂縫的寬度并限制其發展，通過減小裂縫間距，使裂縫寬度能夠控制在可以接受的范圍內。同樣的配筋率，采用小直徑、小間距的構造配筋能夠對混凝土裂縫起到很好的抑制作用。為增強側墻混凝土結構的抗裂能力，本項目在側墻內兩側增設Φ6@100雙層雙向抗裂構造鋼筋。

3.2 原材料及配合比要求

3.2.1 原材料選取

根據混凝土結構要求，選擇合適的水泥品種，選用級配優良的砂石等原材料。重視外加劑的使用，通過不同的試驗，選擇合適的外加劑摻量，以達到降低水泥用量、降低水化熱、改善混凝土工作性能的作用。

3.2.2 原材料降溫

在攪拌站的砂子、碎石、水泥等原材料上方搭設遮陽棚，以避免其遭到日光暴曬而溫度大幅度提高。在混凝土拌制前一小時對砂、碎石等原材料人工降溫，向料堆灑水，通過水分蒸發以降低原材料的自身溫度，確保原材料在拌合前處于較低溫度，進而降低混凝土的出廠溫度。

3.2.3 加入聚丙烯腈抗裂纖維。

因混凝土中本身存在很多微裂紋，在外加應力下（例如因溫差產生的溫度應力，失水收縮產出的收縮應力等），微裂紋進一步擴展，從而產生裂縫。在混凝土中摻入纖維后，纖維交聯形成網狀結構，這種結構會吸收部分斷裂能，降低了應力集中程度，提高材料的斷裂韌性，達到抗裂效果。

3.3 施工要求

（1） 混凝土澆筑盡量選擇在氣溫較低的晚間進行。同時根據澆筑速度，合理安排罐車數量，減少混凝土的等待時間，以降低混凝土入模溫度。施工之前，對模板、鋼筋等進行淋水，以達到人工降溫的目的。混凝土澆筑時，采用臺階法，按一定厚度、次序、方向、分層進行，保證澆筑層面平整，澆筑厚度控制在50cm以內，內外側墻板一齊澆筑，交替上升，墻身完成后，再進行頂板澆筑。

（2）混凝土澆筑應先平倉后振搗，嚴禁以振搗代替平倉。振搗時間以混凝土粗骨料不再顯著下沉，并開始泛漿為準，將混凝土內的氣泡振搗出，避免振搗時間太短或過長，造成欠振、漏振及過振，振搗時應快進慢出，振搗棒孔自動閉合為宜。振搗點排列有序，間距控制在有效振搗半徑1.5倍內。上層混凝土振搗時振搗棒應插入下層混凝土5cm左右，不應過深，以免造成下層混凝土的過振。避免振搗棒故意觸碰鋼筋和模板，上一層混凝土澆筑時間控制在下一層混凝土初凝之前，以防出現冷縫。

（3）澆筑完的混凝土初凝后，盡快用土工布遮蓋避免失水，并立即進行灑水養護保持混凝土表面濕潤，并且保證連續養護14d。側墻墻體3d后松模約3-5mm，頂部設噴淋管，養護7d后方可拆模。在通道端部用土工布封閉，盡可能防止干燥空氣流入，以防通道內濕度降低加劇混凝土表面水分蒸發產生裂縫。

（4）安排專人對澆筑完成的墻體進行養護，確保24小時全保濕。同時，在此期間杜絕爆破施工、回填作業等能夠對混凝土凝固造成不利影響的因素。

4 結論

本施工方法應用于吉布提熱帶沙漠氣候地區，能夠有效控制在高溫施工中混凝土裂縫的產生和擴展，增加混凝土結構的耐久性。充分地利用了當地現有材料，避免從國內或第三國采購礦渣水泥等低熱型水泥及粉煤灰等原材而導致施工成本的增加。

參考文獻：

[1] GB 50010—2010.混凝土結構設計規范[S].

[2] 陳肇元，崔京浩，朱金銓等.鋼筋混凝土裂縫機理與控制措施[J].工程力學，2006.