大体积砼裂缝及施工控制措施

2010-02-15朱家峰王新然

中国科技信息 2010年6期

关键词：拆模温差水泥

朱家峰王新然

1，中国水电第十一工程局 472000

2，河南省岩土工程公司 471023

大体积砼裂缝及施工控制措施

朱家峰1王新然2

1，中国水电第十一工程局 472000

2，河南省岩土工程公司 471023

随着中国经济的迅猛发展，掀起建设高潮，大体积砼在各类构筑中被广泛应用。本文主要就大体积砼施工普遍存在的质量通病防治的技术、组织技巧进行探讨。

大体积砼；质量通病；防治；技巧

随着中国经济的迅猛发展，建筑业走向辉煌，掀起建设高潮，大体积砼在各类构筑中被广泛应用。《混凝土结构工程施工工艺标准》描述大体积砼：最小断面任何一个方向尺寸大于0.8m的砼结构，其尺寸已大到必须采取相应的技术措施降低其温差，控制温度应力与裂缝。其主要的特点就是体积大，表面系数小，水泥水化热释放比较集中，内部升温比较快。砼内外温差较大或其他原因，会使砼产生裂缝，影响结构安全和正常使用，必须加以防治。本文结合南水北调大体积砼施工的经验，就大体积砼施工普遍存在的质量通病防治的技术、组织技巧进行探讨。

一、大体积砼裂缝种类

按深度不同分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三类。贯穿裂缝切断了结构断面，破坏结构的整体性和稳定性，危害性是严重的。深层裂缝部分切断了结构断面，有一定的危害性。表面裂缝危害性较小，但影响外观验收质量。

按外观可分为微观裂缝和宏观裂缝两大类。微观裂缝是指肉眼看不到的、砼内部固有的一种裂缝，它是不连贯的。宽度一般在0.05mm以下，但数量多。这种砼本身固有的微观裂缝，在荷载不超过设计规定的条件下，一般视为无害。宏观裂缝宽度在0.05mm以上，宽度小于0.2～0.3mm的裂缝是无害的，但须裂缝不再扩展为最终宽度。宏观裂缝又可分为：⑴收缩裂缝；⑵超载裂缝；⑶沉降裂缝；⑷龟裂裂缝；⑸疏松裂缝。

二、大体积砼裂缝产生原因

1、温度影响

在连续浇筑和硬化过程中，水泥产生大量水化热。大体积砼结构物断面大、导热性能差、热阻大，热量聚集在内部不易散发。表面散热较快，会在砼内外形成较大温差。砼内外温差、温度变化加上环境因素影响，导致不均匀温度变形和温度应力。拉应力超过砼的抗拉能力会在砼内或表面产生裂缝。这种温度变形是砼早期开裂的主要原因之一，往往是贯穿性的有害裂缝，对结构的抗渗性、整体性、耐久性甚至承载能力十分不利。砼受寒潮袭击，会导致砼表面温度急剧下降，产生收缩，表面收缩的砼受内部砼的约束，将产生很大的拉应力而产生裂缝，这种裂缝通常只在砼表面较浅的范围内产生。另外，浇筑温度对砼内部裂缝的开展影响明显，容易产生表面裂缝或贯穿性裂缝，因此浇筑温度是不可忽视的因素之一。

2、约束条件影响

与温差引起的应力和应变一样，结构物在变形过程中，由于约束条件的存在，必然会受到一定的约束或抑制而阻碍变形。对于大体积砼来说，它总是置于一定的基底之上，这个约束产生的应力大于砼的抗拉强度时就引起开裂，直至贯穿。

3、收缩影响

在大体积砼中，仅少部分水分是水泥水化所必须的，多余水分蒸发所引起的砼体积收缩称为收缩变形。混凝土的收缩变形在约束力的作用下，在其内部产生拉应力，从而引起砼的开裂。收缩的主要影响因素是砼中的用水量和水泥用量, 用水量和水泥用量越高,砼的收缩就越大。选用的水泥品种不同,其干缩、收缩的量也不同。

4、材料影响

材料裂缝表现为龟裂,主要是因水泥安定性不合格或骨料中含泥量过多而引起的。实践中配筋间距大、配筋率小的砼结构开裂多，无筋砼比有筋砼开裂多。另外，配合比设计不当直接影响砼的抗拉强度，是造成砼开裂不可忽视的原因。

5、养护影响

养护条件对裂缝的出现有着关键的影响。在标准养护条件下，砼硬化正常，不会开裂。但只适用于试块或是工厂的预制件生产，现场施工中不可能拥有这种条件。但现场砼养护越接近标准条件，砼开裂可能性就越小。

6、施工影响

浇筑中，振捣不均匀、漏振或过振，会造成砼离析、密实度差、降低结构的整体强度。砼内气泡未排净，裂缝在钢筋表面，气泡降低了砼与钢筋的粘结力。钢筋受到过多振动，则水泥浆在钢筋周围密集，也将大大降低粘结力。这些因素都会造成砼较大的收缩，致使砼微观裂缝迅速扩展，形成宏观裂缝。施工工艺不当是造成钢筋砼开裂的一个主要原因。模板构造不当，漏水、漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉、过早拆模等都有可能造成砼开裂。施工过程中，钢筋表面污染，混凝土保护层太大或太小，浇注中碰撞钢筋使其移位等都可能引起裂缝。

7、结构受荷影响

在施工或使用中由于结构受荷可能出现裂缝。如早期受震、构件堆放、运输、吊装时的垫块或吊点位置不当、施工超载、张拉应力值过大等均可能产生裂缝。

三、大体积砼裂缝防治

根据裂缝成因，采取有效防治措施，做到防患于未然。

1、优选低水化热的矿渣水泥拌制砼，尽量选用粒径较大，级配良好的粗骨料，掺和粉煤灰等掺合料，并适当使用缓凝减水剂，改善砼和易性。

2、在保证砼设计强度等级前提下，适当降低水灰比，减少水泥用量，达到降低水化热的目的。

3、拌合砼时，还可掺入适量的微膨胀剂或膨胀水泥，使砼得到补偿收缩，减少砼的温度应力。

4、降低砼入模温度，选择较适宜的温度（8～10℃）浇注，入模温度控制在5℃左右。控制砼内外的温差（当设计无要求时，控制在25℃以内），如降低拌合水温度防止水泥水化热峰值提前上升，一般采用4～13℃冷水拌制砼。当外界气温为负温时，可采用30～40℃热水进行搅拌。骨料用水冲洗降温，避免暴晒。砼入模时，采取通风散热措施，加快热量的散失。

5、砼浇注后，做好保温保湿，缓缓降温，降低温度应力。冬季施工应采取保温覆盖，以免产生急剧的温度梯度，阻止裂缝的产生。常规养护方法是喷水，对一般砼结构，减小表面收缩，防止龟裂是可行的。大体积砼由于块体内外温度不一致，强度增长不同，常常是在强度增长慢的表面开裂，其养护就不能只满足于用常规方法。尽量晚拆模，拆模后要立即覆盖或及时回填，避开外界气候的影响，养护期应以砼强度增长最快的阶段为准，即7至28天，最好能长些。

6、可预埋冷却水管，通入循环水将混凝土内部热量带出，进行人工导热。

7、控制拆模时间。根据测温，若砼拆模后的表面温度或大气温度与砼内部温度差小于25℃，即可拆模；若降低后的表面温度或大气温度与砼内部温度差大于25℃时，不仅不能拆模，还应采取模板上覆盖保温材料的保温措施，减小温差。

8、设置后浇缝。当大体积砼平面尺寸过大，在设计许可时，可适当设计后浇缝，以减小外应力和温度应力；同时也有利于散热，降低砼的内部温度。

9、大体积砼必须进行二次抹面工作，减少表面收缩裂缝。由于泵送砼表面水泥浆较厚，在浇筑后2～8h，初步按标高用长刮尺刮平，然后用木板反复压数遍，使其表面密实，再用铁面板收面后立即用塑料薄膜覆盖。

10、成熟的施工方案与预防、控制裂缝关系极大。施工方案主要应确定一定浇筑量、施工缝间距、位置及构造、浇筑时间、运输及振捣等。一次浇筑长度由垂直施工缝分割，最好是设置在变截面处或承受拉、剪、弯应力较小的部位。除控制一次浇筑厚度外，分层位置即水平施工缝留设位置也应加以注意，一般来说，因尽量留在变截面处，或远离受拉钢筋部位而设在砼的受压区，确定浇筑时间的原则应尽量避开炎热天气和昼夜温差大的日子。如果必须在夏季施工，则应采取材料降温措施来控制砼入模温度。