大體積混凝土裂縫產(chǎn)生與預(yù)控

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近年來，隨著上海郊區(qū)建設(shè)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(xiàng)目多、規(guī)模大的新特點(diǎn)，相應(yīng)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(gòu)造特點(diǎn)、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(zhì)量，防治大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生，已成為當(dāng)前郊區(qū)工程管理的一個(gè)重要課題。
     一、裂縫產(chǎn)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(huì)產(chǎn)生收縮裂縫。
     2.溫差裂縫?；炷羶?nèi)外部溫差過大會(huì)產(chǎn)生裂縫，主要影響因素是水泥水化熱引起的混凝土內(nèi)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(yù)控措施
    1.設(shè)計(jì)預(yù)控措施
     1)大體積混凝土的強(qiáng)度等級(jí)宜在C20～C35范圍內(nèi)選用，充分利用后期強(qiáng)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(qiáng)度等級(jí)日趨增高，出現(xiàn)C40～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?；炷翂K體內(nèi)部溫度高，內(nèi)外溫差超30℃以上，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。考慮到建設(shè)周期長的特點(diǎn)，在保證基礎(chǔ)有足夠強(qiáng)度，滿足使用需求的前提下，可以利用混凝土60天、90天的后期強(qiáng)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(nèi)的強(qiáng)度升高。
     2)大體積混凝土基礎(chǔ)除應(yīng)滿足構(gòu)造要求外，增配筋應(yīng)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(yīng)在0.3%～0.5%之間。
     3)當(dāng)基礎(chǔ)設(shè)置于巖石地基上時(shí)，宜在混凝土墊層上設(shè)置滑動(dòng)層，滑動(dòng)層構(gòu)造可采用一氈二油，夏季施工時(shí)也可采用一氈一油。
     4)避免結(jié)構(gòu)突變而產(chǎn)生應(yīng)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)不宜設(shè)置變形縫(沉降縫、溫度伸縮縫)及施工縫。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可設(shè)置后澆縫，保留時(shí)間一般不少于60天，以控制施工期間較大溫差及收縮應(yīng)力。
    2.材料預(yù)控措施
     1)優(yōu)先采用525R普通水泥和425R普通水泥等高標(biāo)號(hào)水泥，降低水泥用量，從而降低混凝土的絕對溫升值。強(qiáng)度等級(jí)在C20～C35范圍內(nèi)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(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)行水化熱測定，水泥水化熱測定按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《水泥水化熱試驗(yàn)方法(直接法)》測定。
     3)采用5～25毫米顆粒級(jí)配的石子，控制含泥量小于1%。
     4)砂細(xì)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(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明顯改善，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。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(jìn)場后，委托材料檢測部門檢測水泥的各種技術(shù)指標(biāo)，尤其是水泥的安定性，如不合格，嚴(yán)禁使用，從而防止裂縫的產(chǎn)生。
    3.施工預(yù)控措施
     1)施工前，應(yīng)對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，確定控制指標(biāo)，制訂溫控施工的技術(shù)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?；炷恋臄備伜穸葢?yīng)根據(jù)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?xí)r，水平施工縫處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。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，但不得積水。對非泵送及低流動(dòng)度混凝土，在澆筑上層混凝土?xí)r，應(yīng)采取接漿措施。
     4)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。
     5)混凝土澆筑過程中，應(yīng)及時(shí)清除混凝土表面的泌水。
     6)規(guī)定合理的拆模時(shí)間，加強(qiáng)保溫養(yǎng)護(hù)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(shè)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。
     8)對標(biāo)高位于±0.00以下的部位，應(yīng)及時(shí)回填土；±0.00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。
     9)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。
    4.監(jiān)測預(yù)控措施
     1)大體積混凝土的溫控施工中，除應(yīng)進(jìn)行水泥水化熱的測定外，混凝土澆筑過程中還應(yīng)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(shí))應(yīng)不少于2次。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(yīng)根據(jù)所施工工程的重要性和施工經(jīng)驗(yàn)確定，測溫可采用先進(jìn)的儀器測溫方法，如有經(jīng)驗(yàn)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(diǎn)的布置，以能真實(shí)反映出混凝土塊的內(nèi)外溫差、降溫速度及環(huán)境溫度為原則。
     三、預(yù)控實(shí)踐取得初步成效
     近年來，我們對多項(xiàng)地下工程的大體積混凝土結(jié)構(gòu)，針對不同的結(jié)構(gòu)構(gòu)造特點(diǎn)，按照防治裂縫的重點(diǎn)措施要求，與設(shè)計(jì)、預(yù)拌（商品）混凝土攪拌站、施工、監(jiān)理、監(jiān)測單位一起，共同堅(jiān)持實(shí)施“四個(gè)預(yù)控在前”：一是堅(jiān)持設(shè)計(jì)預(yù)控在前；二是堅(jiān)持材料預(yù)控在前；三是堅(jiān)持施工預(yù)控在前；四是堅(jiān)持監(jiān)測預(yù)控在前。由于措施科學(xué)、預(yù)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(xiàng)目經(jīng)評(píng)選，分別獲得區(qū)級(jí)、市級(jí)優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)稱號(hào)。