大體積混凝土裂縫產生與預控

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近年來，隨著上海郊區(qū)建設事業(yè)的快速發(fā)展，高層建筑工程、地下建筑工程呈現(xiàn)項目多、規(guī)模大的新特點，相應大體積鋼筋混凝土工程也越來越多地被采用。在對大體積混凝土施工管理中發(fā)現(xiàn)，由于郊區(qū)采用大體積混凝土還處于起步發(fā)展階段，對其構造特點、所用材料特性和施工工藝要求，特別是對大體積混凝土裂縫的防治，還處于不斷探索、不斷深化的過程中。因此，為確保大體積混凝土施工質量，防治大體積混凝土裂縫的產生，已成為當前郊區(qū)工程管理的一個重要課題。
     一、裂縫產生主要原因探討
     1.收縮裂縫?；炷潦湛s的主要影響因素是混凝土中的用水量和水泥用量，用水量和水泥用量越高，混凝土的收縮就越大。選用水泥的品種不同，收縮的量也不同。此外還有混凝土配合比、外加劑和摻合料的品種以及施工工藝等，都會產生收縮裂縫。
     2.溫差裂縫?；炷羶韧獠繙夭钸^大會產生裂縫，主要影響因素是水泥水化熱引起的混凝土內部和混凝土表面的溫差過大，特別是大體積混凝土更易發(fā)生此類裂縫。
     3.安定性裂縫。表現(xiàn)為龜裂，主要因水泥安定性不合格而引起。
    二、裂縫的預控措施
    1.設計預控措施
     1)大體積混凝土的強度等級宜在C20～C35范圍內選用，充分利用后期強度。隨著高層和超高層建筑物不斷出現(xiàn)，大體積混凝土的強度等級日趨增高，出現(xiàn)C40～C55等高強混凝土。設計強度過高，水泥用量過大，必然造成混凝土水化熱過高?；炷翂K體內部溫度高，內外溫差超30℃以上，應在滿足抗彎及抗沖切計算要求下，采用C20～C35的混凝土，避免設計上“強度越高越好”的錯誤概念?？紤]到建設周期長的特點，在保證基礎有足夠強度，滿足使用需求的前提下，可以利用混凝土60天、90天的后期強度，這樣可減少混凝土中的水泥用量，以降低混凝土澆筑塊體內的強度升高。
     2)大體積混凝土基礎除應滿足構造要求外，增配筋應盡可能采用小直徑、小間距。采用直徑8～14毫米的鋼筋和100～150毫米間距較為合理。傘截面的配筋率應在0.3%～0.5%之間。
     3)當基礎設置于巖石地基上時，宜在混凝土墊層上設置滑動層，滑動層構造可采用一氈二油，夏季施工時也可采用一氈一油。
     4)避免結構突變而產生應力集中，轉角和孔洞處增設構造加強筋。
     5)大塊式基礎及其他筏式、箱式基礎不宜設置變形縫(沉降縫、溫度伸縮縫)及施工縫。根據結構特點，可設置后澆縫，保留時間一般不少于60天，以控制施工期間較大溫差及收縮應力。
    2.材料預控措施
     1)優(yōu)先采用525R普通水泥和425R普通水泥等高標號水泥，降低水泥用量，從而降低混凝土的絕對溫升值。強度等級在C20～C35范圍內選用，水泥用量以525R水泥每立方米不超過340公斤，425R水泥每立方米不超過380公斤為宜。
     2)應優(yōu)先采用水化熱低的礦渣水泥配制大體積混凝土。所用的水泥應進行水化熱測定，水泥水化熱測定按現(xiàn)行國家標準《水泥水化熱試驗方法(直接法)》測定。
     3)采用5～25毫米顆粒級配的石子，控制含泥量小于1%。
     4)砂細度模數(shù)為2.6～2.8，平均粒徑0.381的中粗砂，控制含泥率小于2%。
     5)摻合料及外加劑的使用。目前使用的摻合料主要是粉煤灰，可以提高混凝土和易性，大大改善混凝土工作性能和可靠性，同時可代替水泥，降低水化熱。摻加量為水泥用量的15%，降低水化熱15%左右。外加劑主要指減水劑、緩凝劑和膨脹劑?；炷林袚饺胨嘀亓?.25%的木鈣減水劑，不僅使混凝土工作性能有明顯改善，同時又減少10%拌和用水，節(jié)約10%左右的水泥，從而降低了水化熱。一般泵送混凝土為了延緩凝結時間，要加緩凝劑。為防止混凝土的初始裂縫，可加膨脹劑。
     6)采用安全性合格的水泥。水泥進場后，委托材料檢測部門檢測水泥的各種技術指標，尤其是水泥的安定性，如不合格，嚴禁使用，從而防止裂縫的產生。
    3.施工預控措施
     1)施工前，應對施工階段大體積混凝土澆筑塊體的溫度、溫度應力及收縮力進行驗算，確定控制指標，制訂溫控施工的技術措施。
     2)混凝土的澆筑方法可用分層連續(xù)澆筑或推移式連續(xù)澆筑，不得留施工縫。混凝土的攤鋪厚度應根據所用振搗器的作用深度及混凝土的和易性確定。
     3)大體積混凝土施工采取分層澆筑混凝土時，水平施工縫處清除澆筑表面的浮漿、軟弱混凝土層及松動的石子，并均勻露出粗骨料。在上層混凝土澆筑前，應用壓力水沖洗混凝土表面的污物，充分濕潤，但不得積水。對非泵送及低流動度混凝土，在澆筑上層混凝土時，應采取接漿措施。
     4)混凝土的拌制、運輸必須滿足連續(xù)澆筑施工以及盡量降低混凝土出罐溫度等方面的要求。
     5)混凝土澆筑過程中，應及時清除混凝土表面的泌水。
     6)規(guī)定合理的拆模時間，加強保溫養(yǎng)護措施，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度變化。
     7)塑料薄膜、干草可作為保溫材料覆蓋混凝土和模板，寒冷季節(jié)可搭設保溫棚。覆蓋層的厚度應根據溫控指標的要求計算。
     8)對標高位于±0.00以下的部位，應及時回填土；±0.00以上的部位應及時加以覆蓋，不宜長期暴露在風吹日曬的環(huán)境中。
     9)大體積混凝土拆模后，應采取預防寒潮襲擊、突然降溫和劇烈干燥等措施。
    4.監(jiān)測預控措施
     1)大體積混凝土的溫控施工中，除應進行水泥水化熱的測定外，混凝土澆筑過程中還應監(jiān)測位于表面以下50～100毫米深處的溫度，每工作班(8小時)應不少于2次。養(yǎng)護過程中應進行混凝土澆筑塊體升降溫、內外溫度、降溫速度及環(huán)境溫度等監(jiān)測。監(jiān)測的規(guī)模和頻率應根據所施工工程的重要性和施工經驗確定，測溫可采用先進的儀器測溫方法，如有經驗也可采用簡易測溫方法。
     2)大體積混凝土澆筑塊體溫度監(jiān)測點的布置，以能真實反映出混凝土塊的內外溫差、降溫速度及環(huán)境溫度為原則。
     三、預控實踐取得初步成效
     近年來，我們對多項地下工程的大體積混凝土結構，針對不同的結構構造特點，按照防治裂縫的重點措施要求，與設計、預拌（商品）混凝土攪拌站、施工、監(jiān)理、監(jiān)測單位一起，共同堅持實施“四個預控在前”：一是堅持設計預控在前；二是堅持材料預控在前；三是堅持施工預控在前；四是堅持監(jiān)測預控在前。由于措施科學、預控到位，有效防止了于這些工程大體積混凝土裂縫的發(fā)生，有的工程項目經評選，分別獲得區(qū)級、市級優(yōu)質結構稱號。