论大体积混凝土施工裂缝的分析与防治

2010-08-15王云贺

赤峰学院学报·自然科学版 2010年1期

关键词：温差水化体积

王云贺

（内蒙古金鹏建设监理公司，内蒙古赤峰 024000）

论大体积混凝土施工裂缝的分析与防治

王云贺

（内蒙古金鹏建设监理公司，内蒙古赤峰 024000）

分析了大体积混凝土施工裂缝的成因，提出了防治措施.

大体积混凝土；连续整体浇筑；内散外蓄综合养护工艺

随着我国经济实力突飞猛进的发展，随着市场的需求，在建筑领域体量巨大结构复杂的建筑物也迅猛地发展起来，因此常涉及到大体积混凝土施工问题，如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等.而大体积混凝土施工极易产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用.所以必须从根本上分析它，来保证施工的质量.

现就内蒙古赤峰市医院病房楼工程筏板梁式基础的大体积混凝土施工的成功范例，参照该工程大体积砼施工中的实际经验和监测数据，对大体积混凝土施工技术进行浅谈.

内蒙古赤峰市医院病房楼工程建筑面积75600m2，长111.65m,宽38.1m，基底面积为4030.34m2.为筏板梁式基础，筏板厚1.2m,筏板梁高2.6m、梁宽1.2m，混凝土浇筑量7580m3.筏板梁基础采用大体积混凝土冬期施工工艺连续整体浇筑完毕，中间未留设后浇带及变形缝.

施工采用内散外蓄综合养护工艺:外罩塑料大棚，棚内设20个火炉，由火炉和天窗来调控暖棚内温度来保证混凝土表面温度与环境温度差在20℃左右且不大于25℃.实践证明该施工工艺极其成功，混凝土无表面裂缝及贯穿裂缝产生（这里所说“裂缝”指规则的>0.1mm肉眼可见结构裂缝，不指混凝土正常收缩产生的表面“龟裂”或<0.1mm的非规则毛细缝，以下同）.为了使混凝土内除保证混凝土正常水化所需的温度外，多余的热量在上一层混凝土浇筑前最大程度的散失掉以降低混凝土内部的淤积热量而在初凝前尽量降低浇筑速度，经计算确定浇筑速度为每台泵车每小时均匀浇筑31.3m3混凝土.采用斜面分层法施工，浇筑前根据混凝土掺加的外加剂性质及选定的水泥性能预先试配得出的初凝时间20℃下为6h，要求上层混凝土在下一层混凝土初凝前0.5小时内浇筑完成，即不能过晚也不能过早浇筑.按计算好的浇筑速度，选用两台泵车从两端同时浇筑.配备混凝土运输车辆16台、每台泵车配备8台，运输混凝土罐车间隔时间为15分钟.并做好因交通拥挤或其他突然事件影响混凝土正常供应的应急预案，来保证混凝土要求的浇筑速度，共连续作业5昼夜.从施工中监测的混凝土内温度看按此法施工混凝土内温度高峰一般在浇筑后2-4天产生，此后逐渐降低，混凝土中心最高温度可达62℃，平均最高温度在56℃-60℃之间.

大体积混凝土连续整体浇筑，内散外蓄综合养护工艺的成功有以下几点体会:

1 实际经济技术效能方面

（1）采用内散外蓄综合养护措施，可有效降低混凝土内的温升值，且可大大缩短养护周期，对于超厚大体积混凝土施工尤其适用.（2）这种施工方法可降低内部最高温升、减少人力、材料及机械设备的投入.（3）大体积混凝土采用泵送工艺，泵送过程中，常会发生输送管堵塞故障，故提高混凝土的可泵性十分重要.须合理选择泵送压力，泵管直径，输送管线布置应合理.泵管上须遮盖湿麻袋，并经常淋水散热.混凝上中的砂石要有良好的级配，碎石最大粒径与输送管径之比宜名1：3，砂率宜在40%.45%间，水灰比宜在0.5—0.55间，坍落度宜在16—18cm间.（4）这种方法由于每层混凝土均在下一层初凝前半小时内浇筑完毕，无施工缝发生，整体性较好能最大限度保证混凝土结构安全性和耐久性能.

2 理论研究分析方面

大体积砼施工，它的主要特点就是体积大，一般实体最小尺寸大于或等于1米，它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快.砼内外温差比较大时，会使砼产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用，所以必须从根本上分析它来保证施工的质量.

大体积砼内出现的裂缝按深度的不同，分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种.贯穿裂缝是由于砼表面裂缝发展为深层裂缝，最终形成贯穿裂缝.它切断了构件的截面，可能破坏结构的整体性和稳定性，其危害性是较严重的；而深层裂缝部分地切断了结构断面，也有一定危害性；表面裂缝一般危害性较小.

但出现裂缝并不是绝对地影响结构安全，它都有一个最大允许值.处于室内正常环境的一般构件最大裂缝宽度≤0.3mm；处于露天或室内高湿度环境的构件最大裂缝宽度≤0.2mm.

对于地下或半地下结构，砼的裂缝主要影响其防水性能。一般当裂缝宽度在0.1-0.2mm时虽然早期有轻微渗水，但经过一段时间后，裂缝可以自愈.如超过0.2-0.3mm，则渗漏水量将随着裂缝宽度的增加而迅速加大.所以，在地下工程中应尽量避免超过0.3mm贯穿全断面的裂缝.如出现这种裂缝，将大大影响结构的使用，必须进行化学灌浆加固处理.

大体积砼施工阶段所产生的温度裂缝，一方面是砼内部因素：由于内外温差而产生的；另一方面是砼的外部因素：结构的外部约束和砼各质点间的约束，阻止砼收缩变形，砼抗压强度较大，但受拉力却很小，所以温度应力一旦超过砼能承受的抗拉强度时，即会出现裂缝.这种裂缝的宽度在允许限值内，一般不会影响结构的强度，但确对结构的耐久性有所影响，因此必须予以重视和加以控制.产生裂缝的主要原因有以下几方面：

3 水泥的水化热

水泥在水化过程中要释放出一定的热量，而大体积砼结构断面较厚，表面系数相对较小，所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失.这样砼内部的水化热无法及时散发出去，以至于越积越高，使内外温差增大.单位时间砼释放的水泥水化热，与砼单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随砼的龄期而增长.由于砼结构表面可以自然散热，实际上内部的最高温度，多数发生在浇筑后的最初3-4天.

4 外界气温变化

大体积砼在施工阶段，它的浇筑温度随着外界气温变化而变化，特别是气温骤降，会大大增加内外层砼温差，这对大体积砼是极为不利的.

温度应力是由于温差引起温度变形造成的：温差愈大，温度应力也愈大，同时在高温条件下，大体积砼不易散热，砼内部的最高温度一般可达60-65℃，并且有较长的延续时间.因此，应采取温度控制措施，防止砼内外温差引起的温度应力.

5 砼的收缩

砼中约20%的水分是水泥硬化所必须的，而约80%的水分要蒸发.多余水分的蒸发会引起砼体积的收缩.砼收缩的主要原因是内部水蒸发引起砼收缩.如果砼收缩后，再处于水饱和状态，还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积.干湿交替会引起砼体积的交替变化，这对砼是很不利的.

影响砼收缩，主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺（特别是养护条件）等.

6 大体积混凝土裂缝的防治

6.1 大体积砼的配制

大体积砼所选用的原材料应注意以下几点：

（1）粗骨料宜采用连续级配，细骨料宜采用中砂.

（2）外加剂宜采用缓凝剂、减水剂；掺合料宜采用粉煤灰、矿渣粉等.

（3）大体积砼在保证砼强度及坍落度要求的前提下，应提高掺合料及骨料的含量，以降低单方混凝土的水泥用量.

（4）水泥应尽量选用水化热低、凝结时间长的水泥，优先采用中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等.

但是，水化热低的矿渣水泥的析水性比其他水泥大，在浇筑层表面有大量水析出.这种泌水现象，不仅影响施工速度，同时影响施工质量.因析出的水聚集在上下两浇筑层表面间，使混凝土水灰比改变，而在淘水时又带走了一些砂浆，这样便形成了一层含水量多的夹层，破坏了混凝土的粘结力和整体性.混凝土泌水性的大小与用水量有关，用水量多，泌水性大；且与温度高低有关，水完全析出的时间随温度的提高而缩短；此外，还与水泥的成分和细度有关.所以，在选用矿渣水泥时应尽量选择泌水性的品种，并应在混凝土中掺入减水剂，以降低用水量.在施工中，应及时排出析水或拌制一些干硬性混凝土均匀浇筑在析水处，用振捣器振实后，再继续浇筑上一层混凝土.