泵送大體積混凝土施工中裂縫控制措施

近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工程建設(shè)規(guī)模逐年擴(kuò)大，經(jīng)常涉及到高層建筑基礎(chǔ)、大型設(shè)備基礎(chǔ)等大體積混凝土的施工，而泵送混凝土具有輸送量大、速度快、效率高、節(jié)省人力和物力、能連續(xù)作業(yè)的特點(diǎn)，很適合大體積混凝土施工。泵送混凝土與普通混凝土相比，流動(dòng)性要求較高，水泥用量較多、水灰比較高、含砂率較大，在大體積混凝土施工中容易產(chǎn)生混凝土裂縫，已經(jīng)成為常見的質(zhì)量通病，影響到結(jié)構(gòu)的整體性、耐久性、防水性。

1 裂縫的原因

混凝土裂縫的種類主要有：干燥收縮裂縫、溫度裂縫、沉降裂縫、振搗裂縫等。

一是干燥收縮裂縫。大體積混凝土在硬化過程中，內(nèi)部的一部分水分會(huì)蒸發(fā)出去，造成混凝土出現(xiàn)明顯的體積收縮，在內(nèi)部產(chǎn)生收縮應(yīng)力，當(dāng)收縮應(yīng)力超過混凝土極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，會(huì)形成收縮裂縫。造成這種裂縫的因素有混凝土中的水泥、骨料、水灰比、摻合料、外加劑、構(gòu)件尺寸、環(huán)境條件等。

二是溫度裂縫。大體積混凝土表面和內(nèi)部溫差較大時(shí)會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力，當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土能夠承受的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫。溫差主要有以下三種：在混凝土澆筑初期，混凝土產(chǎn)生大量水化熱，聚集在混凝土內(nèi)部不容易散發(fā)出去，而混凝土表面溫度是室外環(huán)境溫度，形成內(nèi)外溫差；在拆模前后，混凝土表面溫度快速下降，形成內(nèi)外溫差；在混凝土內(nèi)部溫度上升到最高后逐漸下降到使用溫度或者最低溫度，這期間溫度的變化形成內(nèi)部溫差。

三是沉降裂縫。大體積混凝土澆注后，在硬化過程中，粗骨料在振動(dòng)和重力的作用下逐漸下沉，混凝土中一部分水上升到混凝土的表面形成外部泌水，另一部分水聚集在鋼筋和骨料下面形成水囊，將骨料和水泥砂漿分開，形成內(nèi)部泌水。水分逐漸蒸發(fā)后，混凝土內(nèi)部的泌水通路就形成毛細(xì)孔道，造成沉降裂縫。

四是振搗裂縫。大體積混凝土澆注過程中，如果振搗不足，混凝土內(nèi)部不夠密實(shí)，造成強(qiáng)度不夠，會(huì)造成混凝土裂縫；如果振搗過于頻繁，會(huì)形成混凝土表面的細(xì)骨料多而粗骨料少，這樣表面的收縮變形增大，會(huì)造成混凝土表面裂縫。

2 裂縫控制措施

2.1 干燥收縮裂縫控制措施

一是合理選擇水泥品種。對(duì)不同品種的水泥，按照干燥收縮由大到小順序進(jìn)行排列，依次是礦渣硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、中低熱水泥和粉煤灰水泥，選擇中低熱水泥和粉煤灰水泥可以減少干燥收縮裂縫的出現(xiàn)。

二是降低用水量。在同一水泥用量條件下，混凝土干燥收縮與用水量成正比關(guān)系；在水泥用量較高的條件下，混凝土干燥收縮隨著用水量增加而急劇增大。在混凝土配比設(shè)計(jì)時(shí)，盡量降低用水量，減少混凝土干燥收縮。

三是選用合理的骨料?；炷粮稍锸湛s受到水泥石干燥收縮的影響。在混凝土配比相同的情況下，不同品種的骨料會(huì)影響到混凝土干燥收縮，粗骨料對(duì)混凝土干燥收縮起到約束的作用。因此，對(duì)于粗骨料，盡量選擇粒徑較大、級(jí)配良好的石子，對(duì)于細(xì)骨料，盡量選擇中砂或者粗砂，這樣可以減少用水量和水泥用量，進(jìn)而減少干燥收縮裂縫的出現(xiàn)。

四是摻入外加料。在泵送混凝土中摻入減縮劑，能夠降低毛細(xì)管的張力，降低混凝土的收縮程度。摻入膨脹劑，使混凝土適度膨脹，可以補(bǔ)償混凝土在早期失水而產(chǎn)生的收縮，減少混凝土收縮裂縫的出現(xiàn)。

五是改善施工方法。實(shí)施二次振搗法，在澆筑的混凝土初凝之前，實(shí)行第二次振搗，結(jié)合分層澆筑的速度和振搗線路，合理安排操作時(shí)間，增強(qiáng)混凝土的密實(shí)度，避免形成施工冷縫，提高混凝土的抗裂能力；實(shí)施二次投料法，改善了混凝土的攪拌工藝，提高了骨料和水泥砂漿之間的粘結(jié)性能，增加了混凝土的強(qiáng)度；實(shí)施二次抹壓法，混凝土初凝之前和混凝土預(yù)沉之后，實(shí)施二次抹面壓實(shí)，能夠消除混凝土表面的收縮裂縫。

六是注重混凝土養(yǎng)護(hù)?；炷翝仓?，表面受到風(fēng)吹日曬會(huì)加快干燥過程，會(huì)增加收縮程度，同時(shí)受到混凝土內(nèi)部的約束作用，混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力而形成裂縫。如果對(duì)混凝土進(jìn)行早期保溫和保濕的養(yǎng)護(hù)，可以有效減少混凝土裂縫的出現(xiàn)。

2.2 溫度裂縫控制措施

大體積混凝土裂縫主要是由于溫差引起的，溫度裂縫是其主要的裂縫形式。因此，防止出現(xiàn)溫度裂縫的最根本措施就是控制混凝土內(nèi)外溫差。具體措施有：

一是選擇水泥。采用中熱或者低熱的水泥品種，充分利用混凝土的后期強(qiáng)度而減少水泥用量，可以控制水泥的水化熱，減少混凝土的內(nèi)外溫差，能夠有效減少溫度裂縫的出現(xiàn)。

二是摻入外加料。常用的有減水劑、膨脹劑、摻合料。使用緩凝型高效減水劑，可以延緩混凝土拌合物的凝結(jié)時(shí)間，抑制塌落度損失過快；最常用的膨脹劑是硫鋁酸鹽系列，可以補(bǔ)償混凝土的體積收縮，增加密實(shí)性；摻合料可以代替部分水泥，改善拌合物的性能。

三是選擇粗、細(xì)集料。選用以自然連續(xù)級(jí)配的粗料配置，具有較好的和易性、較高的抗壓強(qiáng)度，節(jié)約用水量、水泥量。細(xì)料可以選用中、粗砂，盡可能選用較小的砂率。

2.3 設(shè)計(jì)方面控制措施

一是完善后澆帶。對(duì)于較大尺寸的大體積混凝土施工，可以分塊澆注，中間預(yù)留后澆帶，到施工后期使用膨脹混凝土進(jìn)行澆注，把分塊澆注的混凝土形成一個(gè)整體，減少混凝土內(nèi)部的約束應(yīng)力。對(duì)于地上地下均為現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)時(shí)，后澆帶也應(yīng)該貫穿地上地下，不能被梁、板、墻所隔斷。后澆帶間距可以設(shè)置為20～30m，寬度可以設(shè)置為700～1000mm。

二是合理配置鋼筋。當(dāng)混凝土墻板厚度超過400mm時(shí)，可以增加構(gòu)造鋼筋，采用小直徑、小間距的配置，起到溫度配筋的作用。

三是避免應(yīng)力集中。結(jié)構(gòu)孔洞周圍、變斷面處、底板與腹板的轉(zhuǎn)角處、頂板與腹板的轉(zhuǎn)角處，由于溫度變化加上混凝土的收縮作用，這些部位會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，容易造成裂縫。在孔洞周圍可以增加斜向鋼筋或鋼筋網(wǎng)，在變截面處可以讓斷面逐漸過渡，同時(shí)增加鋼筋。這些措施可以改善應(yīng)力集中，減少裂縫的出現(xiàn)。

2.4 施工方面控制措施

一是控制混凝土出機(jī)溫度。對(duì)混凝土出機(jī)溫度影響最大的是石子溫度，然后是砂和水泥的溫度。拌合前用冷水沖洗粗集料，在儲(chǔ)物倉進(jìn)行冷風(fēng)遇冷，冰屑拌合，可以有效降低出機(jī)溫度。

二是澆注方案。一般采用分層澆注法和分段跳倉澆注法，分層澆注法又包括全面分層法、分段分層法、斜面分層法，澆注時(shí)混凝土的攤鋪厚度不宜超過600mm。

三是澆筑溫度，這是決定澆注質(zhì)量的重要因素。春季和秋季比較適合施工，在夏季澆注，可以通過對(duì)攪拌運(yùn)輸車罐體遮陽和澆水、泵送管道鋪草包噴水等措施，降低混凝土的溫度。

四是混凝土養(yǎng)護(hù)?；炷翝仓?，需要進(jìn)行測(cè)溫，根據(jù)混凝土內(nèi)部溫度變化進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，常用保溫法和保濕法，及時(shí)覆蓋保溫材料和澆水保濕，可以避免溫度梯度造成的表面裂縫。