大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制的措施

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一、大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的一般概念

　　混凝土結(jié)構(gòu)在建設(shè)和使用過程中出現(xiàn)不同程度、不同形式的裂縫，這是一個(gè)相當(dāng)普遍的現(xiàn)象。大體積混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫更普遍。在全國調(diào)查的高層建筑地下結(jié)構(gòu)中，底板出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象占調(diào)查總數(shù)的20％左右，地下室的外墻混凝土出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象占調(diào)查總數(shù)的80％左右。所以，混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫是建筑工程長期困擾的一個(gè)技術(shù)難題，一直未能很好地解決。國內(nèi)外工程技術(shù)界都認(rèn)為，規(guī)定鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的最大裂縫寬度主要是為了保證鋼筋不產(chǎn)生銹蝕。各同的規(guī)范中有關(guān)允許最大裂縫寬度的規(guī)定雖小完全一致，但基本相同。如在正常的空氣環(huán)境中裂縫允許寬度為0.3～0.4mm；在輕微腐蝕介質(zhì)中，裂縫允許寬度為0.2～0.3mm；在嚴(yán)重腐蝕介質(zhì)中，裂縫允許寬度為0.1～0.2mm。但對(duì)建筑物的抗裂要求過嚴(yán)，必將付出L！大的經(jīng)濟(jì)代價(jià)?？茖W(xué)的要求是將其有害程度控制在允許范圍之內(nèi)。根據(jù)國內(nèi)外的調(diào)查資料，工程實(shí)踐中結(jié)構(gòu)物的裂縫原因，屬于由變形變化（溫度、濕度、地基變形）引起的約占80％以上，屬于荷載引起的約占20％左右。在大體積混凝土工程施上中，由于水泥水化熱引起混凝土澆筑內(nèi)部溫度和溫度應(yīng)力劇烈變化，從而導(dǎo)致混凝土發(fā)生裂縫。因此，控制混凝土澆筑塊體因水化熱引起的溫升、混凝土澆筑塊體的內(nèi)外溫差及降溫速度，防止混凝土出現(xiàn)有害的溫度裂縫（包括混凝土收縮）是其施工技術(shù)的關(guān)鍵問題。我國的工程技術(shù)人員存科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)‘：，以防為主，采用了溫控施工技術(shù)，在大體積混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、混凝土材料的選擇、配合比沒訃、拌制、運(yùn)輸、澆筑、保溫養(yǎng)護(hù)及施工過程中混凝土澆筑內(nèi)部溫度和溫度應(yīng)力的監(jiān)測(cè)等環(huán)節(jié)，采取了一系列的技術(shù)措施，成功地完成了我國許多鋼鐵企業(yè)和1二業(yè)民用建筑、高層建筑的大體積混凝土工程的施工，取得lr豐富的施工經(jīng)驗(yàn)。

　　二、裂縫控制的設(shè)計(jì)措施

　　1.大體積混凝土的強(qiáng)度等級(jí)宜在C20～C35范圍內(nèi)選用，利用后期強(qiáng)度R60.隨著高層和超高層建筑物不斷出現(xiàn)，大體積混凝土的強(qiáng)度等級(jí)日趨增高，出現(xiàn)CA-0～C55等高強(qiáng)混凝土，設(shè)計(jì)強(qiáng)度過高，水泥用量過大，必然造成混凝土水化熱過高，混凝土塊體內(nèi)部溫度高，混凝土內(nèi)外溫差超過30℃以上，溫度應(yīng)力容易超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，產(chǎn)生開裂。豎向受力結(jié)構(gòu)可以用高強(qiáng)混凝土減小截面，而對(duì)于大體積混凝土底板應(yīng)在滿足抗彎及抗沖切計(jì)算要求下，采用C20～C35的混凝土，避免設(shè)計(jì)上“強(qiáng)度越高越好”的錯(cuò)誤概念?？紤]到建設(shè)周期長的特點(diǎn)，在保證基礎(chǔ)有足夠強(qiáng)度、滿足使用要求的前提下，可以利用混凝土60d或90d的后期強(qiáng)度，這樣可以減少混凝土中的水泥用量，以降低混凝土澆筑塊體的溫度升高。

　　2.大體積混凝土基礎(chǔ)除應(yīng)滿足承載力和構(gòu)造要求外，還應(yīng)增配承受罔水泥水化熱引起的溫度應(yīng)力及控制裂縫開展的鋼筋，以構(gòu)造鋼筋來控制裂縫，配筋應(yīng)盡可能采用小直徑、小間距。采用卣徑8～14mm的鋼筋和100～150mm間距足比較合理的。傘截面的配筋率不小于0.3％，應(yīng)在0.3％～0.5％之間。

　　3.當(dāng)基礎(chǔ)設(shè)置于巖石地蓽上時(shí)，宜住混凝土墊層上設(shè)置滑動(dòng)層，滑動(dòng)層構(gòu)造在夏季施工時(shí)也可采用一氈一油。

　　4.避免結(jié)構(gòu)突變（或斷而突變）產(chǎn)生鷹力集中。轉(zhuǎn)角和孔洞處增設(shè)構(gòu)造加強(qiáng)筋。

　　5.大塊式基礎(chǔ)及其他筏式、箱式基礎(chǔ)不應(yīng)設(shè)置永久變形縫（沉降縫、溫度伸縮縫）及呸向施T縫。町采用“后澆縫”和“跳倉打”來控制施工期間的較大溫差及收縮應(yīng)力。

　　6.大體積混凝土_T程施工前，應(yīng)對(duì)施工階段大體積混凝土澆筑塊體的溫度、溫度應(yīng)力及收縮力進(jìn)行驗(yàn)算，確定施工階段大體積混凝土澆筑塊體的升溫峰值、內(nèi)外溫差（不超過25℃，《上海地區(qū)深基礎(chǔ)施工指南》規(guī)定不超過30℃。實(shí)際操作時(shí)，嚴(yán)者為25℃，松者為30℃）及降溫速度（不超過1.5℃／d）的控制指標(biāo)，制訂溫控施工的技術(shù)措施。

　　7.以預(yù)防為主。在設(shè)計(jì)階段就應(yīng)考慮到可能漏水的內(nèi)排水措施，以及施工后的經(jīng)濟(jì)可靠的堵漏方法。

　　三、裂縫控制的材料措施

　　1.為了減少水泥用量，降低混凝土澆筑塊體的溫度升高。經(jīng)設(shè)計(jì)單位同意，可利用混凝土60d后期強(qiáng)度作為混凝土強(qiáng)度評(píng)定、工程交工驗(yàn)收及混凝土配合比設(shè)計(jì)的依據(jù)。

　　2.采用降低水泥用量的方法來降低混凝土的絕對(duì)溫升值，可以使混凝土澆筑后的內(nèi)外溫差和降溫速度控制的難度降低，也可降低保溫養(yǎng)護(hù)的費(fèi)用，這是大體積混凝土配合比選擇的特殊性。強(qiáng)度等級(jí)在C20～C35的范圍內(nèi)選用，水泥用量最好不超過380kg／m。

　　3.應(yīng)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(yīng)進(jìn)行水化熱測(cè)定，水泥水化熱測(cè)定按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《水泥水化熱試驗(yàn)方法（直接法）》測(cè)定，要求配制混凝土所用水泥7d的水化熱不大于250tO／kg。

　　4.采用5～40mm顆粒級(jí)配的石子，控制含泥量小于1.5％。

　　5.采用中、粗砂，控制含泥量小于1.5％。

　　6.摻合料及外加劑的使用。國內(nèi)當(dāng)前用的摻合料主要是粉煤灰，可以提高混凝土的和易性。大大改善混凝土工作性能和可靠性，同時(shí)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了明顯的改善，同時(shí)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(jié)時(shí)間，要加緩凝劑，反之凝結(jié)時(shí)間過早，將影響混凝土澆筑面的粘結(jié)，易出現(xiàn)層間縫隙，使混凝土防水、抗裂和整體強(qiáng)度下降。為了防止混凝土的初始裂縫，宦加膨脹劑。國內(nèi)常用的膨脹劑有UEA，EAS、特密斯等型號(hào)。

　　四、裂縫控制的施工措施

　　1.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，并應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）混凝土的攤鋪厚度應(yīng)根據(jù)所用振搗器的作用深度及混凝土的和易性確定，當(dāng)采用泵送混凝土?xí)r，混凝土的攤鋪厚度不大于600mm；當(dāng)采用非泵送混凝土?xí)r，混凝土的攤鋪厚度不大于400mm.（2）分層連續(xù)澆筑或推移式連續(xù)澆筑，其層間的間隔時(shí)間應(yīng)盡量縮短，必須在前層混凝土初凝之前，將其次層混凝土澆筑完畢。層間最長的時(shí)間間隔不大于混凝土的初凝時(shí)間。當(dāng)層間間隔時(shí)間超過混凝土的初凝時(shí)間。層面應(yīng)按施工縫處理。

　　2.大體積混凝土施工采取分層澆筑混凝土?xí)r，水平施工縫的處理應(yīng)符合下列規(guī)定：1）清除澆筑表面的浮漿、軟弱混凝土層及松動(dòng)的石子，并均勻露出粗骨料；2）在上層混凝土澆筑前，應(yīng)用壓力水沖洗混凝土表面的污物，充分濕潤，但不得有水；3）對(duì)非泵送及低流動(dòng)度混凝土，在澆筑上層混凝土?xí)r，應(yīng)采取接漿措施。

　　3.混凝土的拌制、運(yùn)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，并應(yīng)符合下列規(guī)定：1）當(dāng)炎熱季節(jié)澆筑大體積混凝土?xí)r，混凝土攪拌場(chǎng)站宜對(duì)砂、石骨料采取遮陽、降溫措施；2）當(dāng)采用泵送混凝土施工時(shí)，混凝土的運(yùn)輸宜采用混凝土攪拌運(yùn)輸車，混凝土攪拌運(yùn)輸車的數(shù)量應(yīng)滿足混凝土連續(xù)澆筑的要求。

　　4.在混凝土澆筑過程中，應(yīng)及時(shí)清除混凝土表面的泌水。泵送混凝土的水灰比一般較大，泌水現(xiàn)象也較嚴(yán)重，不及時(shí)清除，將會(huì)降低結(jié)構(gòu)混凝土的質(zhì)量。

　　5.混凝土澆筑完畢后，應(yīng)及時(shí)按溫控技術(shù)措施的要求進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)，并應(yīng)符合下列規(guī)定：

　　1）保溫養(yǎng)護(hù)措施，應(yīng)使混凝土澆筑塊體的里外溫差及降溫速度滿足溫控指標(biāo)的要求；

　　2）保溫養(yǎng)護(hù)的持續(xù)時(shí)間，應(yīng)根據(jù)溫度應(yīng)力（包括混凝土收縮產(chǎn)生的應(yīng)力）加以控制、確定，但不得少于15d，保溫覆蓋層的拆除應(yīng)分層逐步進(jìn)行；

　　3）在保溫養(yǎng)護(hù)過程中，應(yīng)保持混凝土表面的濕潤。保溫養(yǎng)護(hù)是大體積混凝土施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其目的主要是降低大體積混凝土澆筑塊體的內(nèi)外溫差值以降低混凝土塊體的自約束應(yīng)力；其次是降低大體積混凝土澆筑塊體的降溫速度，充分利用混凝土的抗拉強(qiáng)度，以提高混凝土塊體承受外約束廊力的抗裂能力，達(dá)到防止或控制溫度裂縫的目的。同時(shí)，在養(yǎng)護(hù)過程中保持良好的濕度和抗風(fēng)條件，使混凝土在良好的環(huán)境下養(yǎng)護(hù)。施工人員需根據(jù)事先確定的溫控指標(biāo)的要求，來確定大體積混凝土澆筑后的養(yǎng)護(hù)措施。

　　6.塑料薄膜、草袋可作為保溫材料覆蓋混凝土和模板，在寒冷季節(jié)可搭設(shè)擋風(fēng)保溫棚。覆蓋層的厚度應(yīng)根據(jù)溫控指標(biāo)的要求計(jì)算。

　　7.對(duì)標(biāo)高位于±0.0以下的部位，應(yīng)及時(shí)回填土；±0.0以上的部位應(yīng)及時(shí)加以覆蓋，不宜長期暴露在風(fēng)吹日曬的環(huán)境中。

　　8.在大體積混凝土拆模后，應(yīng)采取預(yù)防寒潮襲擊、突然降溫和劇烈干燥等措施。

　　五、大體積混凝土的溫控施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)工作

　　1.大體積混凝土的溫控施工中，除應(yīng)進(jìn)行水泥水化熱的測(cè)定外，在混凝土澆筑過程中還應(yīng)進(jìn)行混凝土澆筑溫度的監(jiān)測(cè)，在養(yǎng)護(hù)過程中應(yīng)進(jìn)行混凝土澆筑塊體升降溫、內(nèi)外溫差、降溫速度及環(huán)境溫度等監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)的規(guī)模可根據(jù)所施工工程的重要性和施工經(jīng)驗(yàn)確定，測(cè)溫的方法可采用先進(jìn)的測(cè)溫方法，如有經(jīng)驗(yàn)也可采用簡易測(cè)溫方法。這些監(jiān)測(cè)結(jié)果能及時(shí)反饋現(xiàn)場(chǎng)大體積混凝土澆筑塊內(nèi)溫度變化的實(shí)際情況，以及所采用的施工技術(shù)措施的效果。為工程技術(shù)人員及時(shí)采取溫控對(duì)策提供科學(xué)依據(jù)。

　　2.混凝土的澆筑溫度系指混凝土振搗后，位于混凝土上表面以下50～lOOmm深處的溫度?；炷翝仓囟鹊臏y(cè)試每工作班（8h）應(yīng)不少于2次。

　　3.大體積混凝土澆筑塊體內(nèi)外溫差、降溫速度及環(huán)境溫度的測(cè)試，每晝夜應(yīng)不少于2次。

　　4.大體積混凝土澆筑塊體溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置，以能真實(shí)反映出混凝土塊體的內(nèi)外溫差、降溫速度及環(huán)境溫度為原則，一般可按下列方式布置：

　　1）溫度監(jiān)測(cè)的布置范圍以所選混凝土澆筑塊體平面圖對(duì)稱軸線的半條軸線為測(cè)溫區(qū)（對(duì)長方體可取較短的對(duì)稱軸線），在測(cè)溫區(qū)內(nèi)溫度測(cè)點(diǎn)呈平面布置；

　　2）在測(cè)溫區(qū)內(nèi)，溫度監(jiān)測(cè)的位置可根據(jù)混凝土澆筑塊體內(nèi)溫度場(chǎng)的分布情況及溫控的要求確定；

　　3）在基礎(chǔ)平面半條對(duì)稱軸線上，溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)的點(diǎn)位宜不少于4處；

　　4）沿混凝土澆筑塊體厚度方向，每一點(diǎn)位的測(cè)點(diǎn)數(shù)量，宜不少于5點(diǎn)；

　　5）保溫養(yǎng)護(hù)效果及環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量應(yīng)根據(jù)具體需要確定；

　　6）混凝土澆筑塊體底表面的溫度，應(yīng)以混凝土澆筑塊體底表面以上50ram處的溫度為準(zhǔn)；

　　7）混凝土澆筑塊體的外表溫度，應(yīng)以混凝土外表以內(nèi)50ram處溫度為準(zhǔn)。

　　5.測(cè)溫元件的選擇應(yīng)符合下列規(guī)定：測(cè)溫元件的測(cè)溫誤差應(yīng)不大于O.3℃；測(cè)溫元件安裝前，必須在浸水24h后，按上述的要求進(jìn)行篩選。

　　6.監(jiān)測(cè)儀表的選擇應(yīng)符合下列規(guī)定：溫度記錄的誤差應(yīng)不大于±l℃；測(cè)溫儀表的性能和質(zhì)量應(yīng)保證施工階段測(cè)試的要求。

　　7.測(cè)溫元件的安裝及保護(hù)應(yīng)符合下列規(guī)定：

　　1）測(cè)溫元件安裝位置應(yīng)準(zhǔn)確，固定牢固，并與結(jié)構(gòu)鋼筋及固定架金屬體絕熱；

　　2）測(cè)溫元件的引出線應(yīng)集中布置，并加以保護(hù)；

　　3）混凝土澆筑過程中，下料時(shí)不得直接沖擊測(cè)溫元件及其引出線，振搗時(shí)，振搗器不得觸及測(cè)溫元件及其引出線。