大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制的措施

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，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。

　　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，混凝土攪拌場站宜對砂、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)場監(jiān)測工作

　　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，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。監(jiān)測的規(guī)?？筛鶕?jù)所施工工程的重要性和施工經(jīng)驗(yàn)確定，測溫的方法可采用先進(jìn)的測溫方法，如有經(jīng)驗(yàn)也可采用簡易測溫方法。這些監(jiān)測結(jié)果能及時(shí)反饋現(xiàn)場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。混凝土澆筑溫度的測試每工作班（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)測的布置范圍以所選混凝土澆筑塊體平面圖對稱軸線的半條軸線為測溫區(qū)（對長方體可取較短的對稱軸線），在測溫區(qū)內(nèi)溫度測點(diǎn)呈平面布置；

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

　　3）在基礎(chǔ)平面半條對稱軸線上，溫度監(jiān)測點(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.測溫元件的選擇應(yīng)符合下列規(guī)定：測溫元件的測溫誤差應(yīng)不大于O.3℃；測溫元件安裝前，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℃；測溫儀表的性能和質(zhì)量應(yīng)保證施工階段測試的要求。