易 軍

（福建一建集團(tuán)有限公司， 福建 三明 365011）

0 引言

混凝土作為一種脆性材料，其抗拉強(qiáng)度明顯小于抗壓強(qiáng)度，因此抗裂抗拉性能較差。在工程應(yīng)用中一般不考慮混凝土抗拉作用，而是把由鋼筋承載受彎和受拉荷載。在目前的施工技術(shù)中，混凝土梁、板、剪力墻等澆筑硬化后產(chǎn)生裂縫是難以完全避免的，合理的做法是盡量控制裂縫的寬度，將混凝土裂縫控制在避免影響鋼筋銹蝕的范圍內(nèi)。當(dāng)前隨著我國(guó)城市化水平的不斷提高，工程建設(shè)項(xiàng)目數(shù)量和規(guī)模都在增加，如果無(wú)法合理控制大體積混凝土因澆筑和硬化過(guò)程中產(chǎn)生的溫度影響，則在內(nèi)、外部環(huán)境溫度和水化熱的同步影響下，將導(dǎo)致混凝土體積增加并出現(xiàn)較大裂縫，不但縮短鋼筋正常使用的時(shí)間，也影響工程的安全感[1]。因此，有必要科學(xué)地控制在使用大體積混凝土期間存在的問(wèn)題，并盡可能地控制混凝土中各種裂縫情況的出現(xiàn)。

1 大體積混凝土施工中裂縫分類及成因

1.1 裂紋類型

在大體積混凝土施工過(guò)程中，因施工問(wèn)題引起的結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題更加突出。根據(jù)裂紋的發(fā)展程度進(jìn)行區(qū)分，可大致分為如下三種類型：

（1）表層裂縫。通常情況下，這種裂縫不會(huì)引起很大的結(jié)構(gòu)問(wèn)題，主要是由于溫度因素引起的。表層裂縫不會(huì)影響混凝土結(jié)構(gòu)受力的安全性，但它會(huì)影響混凝土結(jié)構(gòu)的外觀并給人以不安全感。

（2）深層裂縫。深層裂縫的深度相對(duì)較深，這會(huì)導(dǎo)致部分結(jié)構(gòu)面被切斷，從而給混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度安全造成負(fù)面影響，且給混凝土的耐久性帶來(lái)不良影響。

（3）貫通裂縫。這種裂縫引起的結(jié)構(gòu)問(wèn)題更加嚴(yán)重，貫通裂縫意味著整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)將被完全切割，給結(jié)構(gòu)構(gòu)件中鋼筋和混凝土的協(xié)同作用帶來(lái)嚴(yán)重的負(fù)面影響，因此必須采取有效措施來(lái)防止貫通裂縫的。

1.2 產(chǎn)生裂縫的原因分析

一般而言，大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因主要是如下幾方面：

（1）預(yù)拌混凝土大多使用新法（主要為旋窯）燒制成的水泥，尤其為提高混凝土標(biāo)號(hào)，大量使用硅酸鹽水泥，使得水泥水化熱高且集中。由于大體積混凝土導(dǎo)熱性較差，在澆筑初期的一至三天時(shí)間內(nèi)釋放熱量不到總熱量的一半，其余熱量將積累在大體積混凝土內(nèi)。因此在混凝土澆筑初期，混凝土中積累了大量的熱量，這就導(dǎo)致混凝土水化熱越來(lái)越多，混凝土中的溫度迅速上升?；炷林行臏囟冗^(guò)高，產(chǎn)生了溫度應(yīng)力，而混凝土周圍溫度相對(duì)較低。由此形成的應(yīng)力差便會(huì)產(chǎn)生裂縫。由以上分析可知，防止大體積混凝土內(nèi)外溫差過(guò)大是有效控制裂縫的重要方式。

（2）大體積混凝土內(nèi)外濕度的差異也容易導(dǎo)致開裂。由于混凝土表面濕度容易受到外部環(huán)境因素的影響，尤其是在高溫或者大風(fēng)天氣環(huán)境下，其表層濕度會(huì)大大降低。而混凝土內(nèi)部混合料具有一定的保水作用，故內(nèi)部水分較多，濕度變化相對(duì)穩(wěn)定。于是在沒(méi)有表層覆蓋物的情況，一旦缺乏必要的養(yǎng)護(hù)措施，混凝土表層就是受到內(nèi)部約束而發(fā)生干縮變形并出現(xiàn)裂縫。

（3）混凝土在硬化過(guò)程中因外層溫度降低引起的收縮，與混凝土內(nèi)層溫度升高之間的差異所引發(fā)的裂縫也占到很大比重。詳細(xì)的原因在于，由于細(xì)骨料水化物體積比水泥水化反應(yīng)的體積小，這就導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)收縮的情況。雖然這種收縮情形不會(huì)顯著改變水分，尤其與干燥收縮相比幾乎可以忽略不計(jì)。混凝土處于塑性狀態(tài)時(shí)，其內(nèi)部泌水往往急劇下降，這種情況下由于水分缺乏，很難及時(shí)補(bǔ)充水分，一旦遇到高溫或大風(fēng)天氣，混凝土?xí)霈F(xiàn)塑性收縮，出現(xiàn)明顯的收縮裂縫。

因此，在大體積混凝土的施工澆筑過(guò)程中，合理控制溫度對(duì)于減少裂縫的產(chǎn)生具有重要意義。

2 工程概況

本工程位于福建省三明市三元區(qū)莘口黃砂工業(yè)園內(nèi)一化工企業(yè)；項(xiàng)目中的鹽酸罐組1 承臺(tái)板長(zhǎng)55m×寬27m×厚1.2m 采用C30（抗?jié)B等級(jí)不小于P6），混凝土1782m3，2 個(gè)直徑Φ16m，厚0.8m 鹽酸罐基礎(chǔ)采用C30，混凝土321.54m3；鹽酸罐組2 罐基礎(chǔ)承臺(tái)板長(zhǎng)38.6m×寬38.6m×厚1.2m 采用C30，混凝土1787.95m3，4 個(gè)直徑Φ12m，厚0.8m 鹽酸罐基礎(chǔ)采用C30，混凝土452.16m3，一次澆筑成型。

3 大體積混凝土澆筑施工計(jì)劃

為了保證本項(xiàng)目大體積混凝土澆筑后不出現(xiàn)大量裂縫，在總結(jié)以往施工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，分析容易出現(xiàn)混凝土裂縫的施工部分，并在澆筑施工過(guò)程中制定了以下方案：

（1）預(yù)先在結(jié)構(gòu)體內(nèi)預(yù)埋水循環(huán)冷卻管，有效解決大體積混凝土內(nèi)部溫差控制不當(dāng)?shù)膯?wèn)題。

（2）通過(guò)觀察測(cè)溫記錄，及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)，并確?；炷猎趦?nèi)外溫差趨于穩(wěn)定前不撤掉保溫層。

（3）為解決混凝土不及時(shí)供應(yīng)和施工場(chǎng)地內(nèi)交通易混亂的情況，應(yīng)事先安排施工澆筑機(jī)械的行進(jìn)路線，并合理安排澆筑的時(shí)間和順序。

（4）定期測(cè)量混凝土溫度。要求內(nèi)外混凝土的溫差不大于25℃，混凝土的表面溫度和大氣溫度差不大于20℃，一旦出現(xiàn)這種情況，應(yīng)及時(shí)反饋并采取措施。

4 大體積混凝土溫度裂縫控制措施

大體積混凝土施工過(guò)程中一旦出現(xiàn)溫度控制不當(dāng)?shù)膯?wèn)題，便會(huì)導(dǎo)致硬化后的混凝土出現(xiàn)開裂，嚴(yán)重時(shí)降低混凝土結(jié)構(gòu)的正常承載能力。因此，本文結(jié)合實(shí)際工程項(xiàng)目，結(jié)合大體積混凝土在施工過(guò)程中所遇到的問(wèn)題提出針對(duì)性建議措施。首先，大體量混凝土在大體積混凝土施工中是必需的，因此在生產(chǎn)，運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)施工組織過(guò)程中如何控制商品混凝土的溫度是一個(gè)難題。其次，如何降低混凝土在硬化過(guò)程中產(chǎn)生的水化熱，對(duì)于減小溫度裂縫的產(chǎn)生具有重要意義。鑒于此，本文提出如下大體積混凝土溫度裂縫控制措施要點(diǎn)：

4.1 科學(xué)配比混凝土原料

在進(jìn)行一個(gè)住宅項(xiàng)目的施工前，需結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境特點(diǎn)來(lái)確定施工方案，以達(dá)到優(yōu)化混凝土原材料的目的。此外，還需嚴(yán)格控制好骨料的粒徑大小。一般來(lái)說(shuō)，連續(xù)級(jí)配粒徑應(yīng)控制在10-40 毫米，中砂粒徑控制在2-8 毫米，以達(dá)到最優(yōu)的混凝土骨料配合比。合理做好混凝土原材料的配比可以有效控制混凝土裂縫[2]。因此，在正式施工前通過(guò)試驗(yàn)確定混凝土的最佳配合比，在混凝土的各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后才能進(jìn)行施工。

4.2 設(shè)置溫度鋼筋

在板表面雙向配置防裂構(gòu)造鋼筋，配筋率不小于0。10%，同時(shí)，鋼筋的直徑在滿足規(guī)范的前天下應(yīng)盡可能選用小鋼筋，以控制好混凝土內(nèi)部溫度應(yīng)力帶來(lái)的收縮與膨脹。本項(xiàng)目中使用的鋼筋直徑主要在5∽12mm，間距為90∽145mm，以增加混凝土層表面的穩(wěn)定性，并有效抵消溫度應(yīng)力的影響。鋼筋可以有原鋼筋伸出布置，也可以根據(jù)抗拉鋼筋的要求單獨(dú)進(jìn)行布置，并搭接或錨固在外圍構(gòu)件中。

4.3 合理降低混凝土制備的水泥用量

在混凝土配制過(guò)程中，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范合理控制水泥的添加量，根據(jù)混凝土所需水泥的相關(guān)參數(shù)，將粉煤灰適當(dāng)?shù)靥砑拥剿嘀?。這樣一來(lái)不僅可以保證達(dá)到制備混凝土所需的水泥量，也可以在一定程度上減少水化熱的產(chǎn)生，降低混凝土溫度應(yīng)力。

4.4 分層分段澆筑

對(duì)于大體積混凝土施工，一次性澆筑會(huì)形成較大的溫度應(yīng)力，從而增加溫度裂縫產(chǎn)生的可能性。大體積混凝土結(jié)構(gòu)的分層分段澆筑方案主要有如下三種：全面分層、分段分層、斜面分層。因此，在混凝土澆筑施工過(guò)程中，必須嚴(yán)格遵守具體的標(biāo)準(zhǔn)和程序。同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和詳細(xì)的方案設(shè)計(jì)，選擇最合適的混凝土澆筑方法。在混凝土運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)的過(guò)程中，應(yīng)合理控制運(yùn)輸時(shí)間，避免混凝土出現(xiàn)初凝或離析的現(xiàn)象，減少裂縫出現(xiàn)的可能性。混凝土進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)后，及時(shí)檢查混凝土坍落度，確保其在正常范圍內(nèi)。只有檢驗(yàn)合格，才能進(jìn)行正式澆筑施工。為了保證混凝土結(jié)構(gòu)施工的完整性，混凝土澆筑過(guò)程需要連續(xù)進(jìn)行?？筛鶕?jù)建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際特點(diǎn)選擇不同的澆筑施工方案，以此降低溫度集中，減小溫度裂縫的產(chǎn)生，詳細(xì)如圖1 所示。

圖1 大體積混凝土結(jié)構(gòu)澆筑方案

4.5 對(duì)大體積混凝土進(jìn)行冷卻處理

必須加強(qiáng)混凝土澆筑后期的冷卻處理也是控制大體積混凝土裂縫的重要措施[3]。通過(guò)使用循環(huán)冷卻水，將混凝土內(nèi)部溫度降低，同時(shí)加強(qiáng)混凝土外部的保溫保濕措施，如在外層覆蓋薄膜，以減慢表面溫度的降低，將混凝土內(nèi)外溫差控制在20∽25℃。與此同時(shí)，鋼筋施工方面也要注意，后澆鋼筋不得斷開連接，如果有加密鋼筋，應(yīng)一次性施工完畢，嚴(yán)格按照施工規(guī)范的要求綁扎鋼筋，以防止鋼筋在支撐模板、澆筑混凝土過(guò)程中發(fā)生偏差，從而給整體結(jié)構(gòu)安全帶來(lái)不利影響。

4.6 加強(qiáng)后澆帶的混凝土施工的裂縫控制

所謂后澆帶就是在施工中為防止現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于自身收縮不均或沉降不均可能產(chǎn)生的有害裂縫，按照設(shè)計(jì)或施工規(guī)范要求，在基礎(chǔ)底板、墻、梁相應(yīng)位置留設(shè)的混凝土帶。在混凝土后澆帶的澆筑和振搗施工中，經(jīng)常采用補(bǔ)償收縮的方法來(lái)控制裂縫[4]，但這種方法對(duì)混凝土溫度提出了更高的要求，其需要混凝土兩側(cè)的強(qiáng)度差異很小，否則就會(huì)造成不均勻沉降，從而嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的整體性。首先，在澆筑施工過(guò)程中必須嚴(yán)格控制好溫度，以防結(jié)構(gòu)兩側(cè)混凝土在澆筑后出現(xiàn)強(qiáng)度和穩(wěn)定性的差異。其次，建議采用分層澆注的方式，以控制混凝土內(nèi)外部溫度的差異，從而抑制溫度收縮裂縫的產(chǎn)生。第三，混凝土的振動(dòng)應(yīng)選擇適用于避免過(guò)度振搗的機(jī)械。這主要是因?yàn)榛炷吝^(guò)度振搗會(huì)導(dǎo)致粗骨料下沉、水泥漿浮起，致使混凝土出現(xiàn)不均勻的現(xiàn)象，容易產(chǎn)生表面裂紋。詳細(xì)的控制措施如下：

（1）對(duì)于已經(jīng)嵌入鋼板止水器的部分，應(yīng)及時(shí)清理鋼板止水器上的鐵銹，沖洗干凈以除去積水和灰渣。

（2）對(duì)于未安裝鋼板止水器的部分，應(yīng)粘貼橡膠止水器。

（3）應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求選用混凝土標(biāo)號(hào)，為確保后澆帶中新舊混凝土良好結(jié)合，需要在澆筑前將舊混凝土進(jìn)行鑿毛并用水潤(rùn)濕。

（4）對(duì)于銹蝕的鋼筋必須進(jìn)行除銹處理，同時(shí)調(diào)整鋼筋，并修理保護(hù)墊塊，以確保鋼筋的正確間距和位置。

（5）排干接縫中的水，除去沉積物和兩側(cè)松散式子，直到形成堅(jiān)固層，并力求平整。

5 結(jié)論

本文從大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因出發(fā)，分析討論了裂縫形成的詳細(xì)原因和背后的機(jī)理，并闡述了大體積混凝土溫度裂縫的控制要點(diǎn)。建議在施工過(guò)程中，應(yīng)對(duì)混凝土澆筑過(guò)程提前采取質(zhì)量控制措施，同時(shí)結(jié)合施工后對(duì)混凝土的溫度和濕度控制措施，以盡量避免裂縫的產(chǎn)生。