大体积混凝土裂缝产生与预控

申请免费试用、咨询电话：400-8352-114

近年来，随着上海郊区建设事业的快速发展，高层建筑工程、地下建筑工程呈现项目多、规模大的新特点，相应大体积钢筋混凝土工程也越来越多地被采用。在对大体积混凝土施工管理中发现，由于郊区采用大体积混凝土还处于起步发展阶段，对其构造特点、所用材料特性和施工工艺要求，特别是对大体积混凝土裂缝的防治，还处于不断探索、不断深化的过程中。因此，为确保大体积混凝土施工质量，防治大体积混凝土裂缝的产生，已成为当前郊区工程管理的一个重要课题。
     一、裂缝产生主要原因探讨
     1.收缩裂缝。混凝土收缩的主要影响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，混凝土的收缩就越大。选用水泥的品种不同，收缩的量也不同。此外还有混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺等，都会产生收缩裂缝。
     2.温差裂缝。混凝土内外部温差过大会产生裂缝，主要影响因素是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大，特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。
     3.安定性裂缝。表现为龟裂，主要因水泥安定性不合格而引起。
    二、裂缝的预控措施
    1.设计预控措施
     1)大体积混凝土的强度等级宜在C20～C35范围内选用，充分利用后期强度。随着高层和超高层建筑物不断出现，大体积混凝土的强度等级日趋增高，出现C40～C55等高强混凝土。设计强度过高，水泥用量过大，必然造成混凝土水化热过高。混凝土块体内部温度高，内外温差超30℃以上，应在满足抗弯及抗冲切计算要求下，采用C20～C35的混凝土，避免设计上“强度越高越好”的错误概念。考虑到建设周期长的特点，在保证基础有足够强度，满足使用需求的前提下，可以利用混凝土60天、90天的后期强度，这样可减少混凝土中的水泥用量，以降低混凝土浇筑块体内的强度升高。
     2)大体积混凝土基础除应满足构造要求外，增配筋应尽可能采用小直径、小间距。采用直径8～14毫米的钢筋和100～150毫米间距较为合理。伞截面的配筋率应在0.3%～0.5%之间。
     3)当基础设置于岩石地基上时，宜在混凝土垫层上设置滑动层，滑动层构造可采用一毡二油，夏季施工时也可采用一毡一油。
     4)避免结构突变而产生应力集中，转角和孔洞处增设构造加强筋。
     5)大块式基础及其他筏式、箱式基础不宜设置变形缝(沉降缝、温度伸缩缝)及施工缝。根据结构特点，可设置后浇缝，保留时间一般不少于60天，以控制施工期间较大温差及收缩应力。
    2.材料预控措施
     1)优先采用525R普通水泥和425R普通水泥等高标号水泥，降低水泥用量，从而降低混凝土的绝对温升值。强度等级在C20～C35范围内选用，水泥用量以525R水泥每立方米不超过340公斤，425R水泥每立方米不超过380公斤为宜。
     2)应优先采用水化热低的矿渣水泥配制大体积混凝土。所用的水泥应进行水化热测定，水泥水化热测定按现行国家标准《水泥水化热试验方法(直接法)》测定。
     3)采用5～25毫米颗粒级配的石子，控制含泥量小于1%。
     4)砂细度模数为2.6～2.8，平均粒径0.381的中粗砂，控制含泥率小于2%。
     5)掺合料及外加剂的使用。目前使用的掺合料主要是粉煤灰，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，同时可代替水泥，降低水化热。掺加量为水泥用量的15%，降低水化热15%左右。外加剂主要指减水剂、缓凝剂和膨胀剂。混凝土中掺入水泥重量0.25%的木钙减水剂，不仅使混凝土工作性能有明显改善，同时又减少10%拌和用水，节约10%左右的水泥，从而降低了水化热。一般泵送混凝土为了延缓凝结时间，要加缓凝剂。为防止混凝土的初始裂缝，可加膨胀剂。
     6)采用安全性合格的水泥。水泥进场后，委托材料检测部门检测水泥的各种技术指标，尤其是水泥的安定性，如不合格，严禁使用，从而防止裂缝的产生。
    3.施工预控措施
     1)施工前，应对施工阶段大体积混凝土浇筑块体的温度、温度应力及收缩力进行验算，确定控制指标，制订温控施工的技术措施。
     2)混凝土的浇筑方法可用分层连续浇筑或推移式连续浇筑，不得留施工缝。混凝土的摊铺厚度应根据所用振捣器的作用深度及混凝土的和易性确定。
     3)大体积混凝土施工采取分层浇筑混凝土时，水平施工缝处清除浇筑表面的浮浆、软弱混凝土层及松动的石子，并均匀露出粗骨料。在上层混凝土浇筑前，应用压力水冲洗混凝土表面的污物，充分湿润，但不得积水。对非泵送及低流动度混凝土，在浇筑上层混凝土时，应采取接浆措施。
     4)混凝土的拌制、运输必须满足连续浇筑施工以及尽量降低混凝土出罐温度等方面的要求。
     5)混凝土浇筑过程中，应及时清除混凝土表面的泌水。
     6)规定合理的拆模时间，加强保温养护措施，以免混凝土表面发生急剧的温度变化。
     7)塑料薄膜、干草可作为保温材料覆盖混凝土和模板，寒冷季节可搭设保温棚。覆盖层的厚度应根据温控指标的要求计算。
     8)对标高位于±0.00以下的部位，应及时回填土；±0.00以上的部位应及时加以覆盖，不宜长期暴露在风吹日晒的环境中。
     9)大体积混凝土拆模后，应采取预防寒潮袭击、突然降温和剧烈干燥等措施。
    4.监测预控措施
     1)大体积混凝土的温控施工中，除应进行水泥水化热的测定外，混凝土浇筑过程中还应监测位于表面以下50～100毫米深处的温度，每工作班(8小时)应不少于2次。养护过程中应进行混凝土浇筑块体升降温、内外温度、降温速度及环境温度等监测。监测的规模和频率应根据所施工工程的重要性和施工经验确定，测温可采用先进的仪器测温方法，如有经验也可采用简易测温方法。
     2)大体积混凝土浇筑块体温度监测点的布置，以能真实反映出混凝土块的内外温差、降温速度及环境温度为原则。
     三、预控实践取得初步成效
     近年来，我们对多项地下工程的大体积混凝土结构，针对不同的结构构造特点，按照防治裂缝的重点措施要求，与设计、预拌（商品）混凝土搅拌站、施工、监理、监测单位一起，共同坚持实施“四个预控在前”：一是坚持设计预控在前；二是坚持材料预控在前；三是坚持施工预控在前；四是坚持监测预控在前。由于措施科学、预控到位，有效防止了于这些工程大体积混凝土裂缝的发生，有的工程项目经评选，分别获得区级、市级优质结构称号。