简述如何控制大体积混凝土结构裂缝的产生

2012-04-10陈青

河南建材 2012年2期

关键词：集料水化保温

陈青

广州建筑工程监理有限公司（510030）

0 概述

在建筑工程土建结构大体积混凝土施工中，重点是控制混凝土贯穿裂缝的开展。如何控制大体积混凝土贯穿裂缝产生，显得尤为重要和具有实际意义。从大体积混凝土结构裂缝的产生原因着手，提出控制裂缝的若干措施，为设计和施工提供理论指导。

1 控制大体积混凝土结构裂缝产生的技术措施

1.1 合理选择原材料，优化混凝土配合比

选择混凝土原材料、优化混凝土配合比的目的是使混凝土具有较大的抗裂能力，可从以下三方面进行处理。

1）选用中低热的水泥品种。控制水泥水化热引起的温升，即减少混凝土内外温差，对降低温度应力、防止产生温度裂缝将起到釜底抽薪的作用。混凝土升温的热源主要是水泥在水化反应中产生的水化热，因此选用中热或低热水泥品种，是控制混凝土温升的最根本方法。结构工程中的大体积混凝土，大多采用矿渣硅酸盐水泥，其水泥熟料矿物含量要比硅酸盐水泥少得多，而且混合材料中的活性氧化硅、活性氧化铝与氢氧化钙、石膏的作用，对利用其后期强度非常有利。混凝土主要考虑抗裂性能好、兼顾低热和高强两方面的要求，一般采用低热矿渣水泥，中热硅酸盐水泥掺入一定的粉煤灰。外部混凝土，一般采用较高标号的中热硅酸盐水泥。

2）集料的选择。大体积混凝土所需的强度并不是很高的,所以正确选用砂石料对保证混凝土质量、节约水泥用量、降低水化热量、降低工程成本是非常重要的。集料的选用应根据就地取材的原则，首先考虑成本较低、质量优良、满足要求的天然砂石料。

①粗集料的选择。结构工程的大体积混凝土，宜优先选择以自然连续级配的粗集料配制。在选择粗集料粒径时，可根据施工条件，尽量选用粒径较大、级配良好的石子。但进行混凝土配合比设计时，不要盲目选用大粒径粗集料，必须进行优化级配设计，施工时要加强搅拌，细心浇筑和认真振捣；

②细集料的选择。大体积混凝土中的细集料，以采用优质的中、粗砂为宜，细度模数宜在2.6～2.9之内。在混凝土配合比设计时，可适当提高砂率。在满足混凝土可泵性的前提下，尽可能选用较小的砂粒；

③集料的质量要求。集料中的含泥量多少是影响混凝土质量的最主要因素。在大体积混凝土施工中，石子的含泥量不得大1%，砂的含泥量不得大于2%。

3）掺用混合材料。大体积混凝土的浇筑，很多工程采用泵送混凝土。由于影响泵送混凝土性能的因素很多，如砂石的种类与品质、级配、用量、砂率、坍落度、外掺料等。在施工中优化混凝土级配，掺加适量的外加料，以改善混凝土的特性，是大体积混凝土施工中的一项重要技术措施。

混凝土中常用的外加料主要是外加剂和外掺料。①外加剂主要是木质素磺酸钙（简称木钙），可改善混凝土的和易性和降低水化热；②外掺料可在混凝土中掺入一定量的粉煤灰，可显著改善混凝土和易性的效能，提高混凝土的密实性和强度，还可以降低混凝土的水化热；③严格控制砂石骨料的含泥量，在保证混凝土强度及流动条件下，尽量节省水泥，降低混凝土绝热温升。

1.2 准确选用施工方法，提高施工质量

1）合理分层分段浇筑。当大体积混凝土结构的尺寸过大，可采用合理分层分段浇筑，即纵向分层，横向增设“后浇带”的方法进行浇筑。

2）采用二次振捣，提高混凝土的抗裂性。混凝土二次振捣有严格的时间标准，其是指混凝土振捣后尚能恢复到塑性状态的时间，这是二次振捣的关键。在实际工程正式采用二次振捣前必须经试验确定。在确定二次振捣时间时，既要考虑技术上的合理性，又要满足分层浇筑、循环周期的安排，在操作时间上要留有余地。

3）改善混凝土的搅拌工艺。改善混凝土的搅拌工艺，可以提高混凝土的极限拉伸值，减少混凝土的收缩。可采用二次投料的砂浆裹石或净浆裹石的搅拌新工艺。这样不仅可提高混凝土强度，也可提高混凝土的抗拉强度和极限抗拉值。当混凝土强度基本相同时，可减少7%左右的水泥用量，同时也减少了水化热。

4）控制混凝土的出机温度和浇筑温度。①控制出机温度。对混凝土出机温度影响最大的是石子及水的温度。为了降低出机温度，其最有效的办法是降低石子的温度。例如在气温较高的季节施工时，可在砂石堆场上搭设遮阳蓬，必要时也可在使用前冲洗骨料；②控制浇筑温度。为了降低混凝土从搅拌机出料到卸料，泵送和浇灌振捣后的温度，减少结构的内外温差，一般按季节采取措施，如夏季施工时，在整个长度的水平输送管道上覆盖草包并经常喷洒冷水；在浇灌混凝土时，采用一个坡度、薄层浇灌、循序推进、一次到顶等措施来缩小混凝土暴露面积以及加快浇灌速度，缩短浇灌时间。

1.3 改善结构构造设计

1）合理配置钢筋。①在构造方面进行合理配置钢筋，对提高混凝土结构的抗裂性有很大作用。当混凝土墙板的厚度为400～600mm时，采取增加配置构造钢筋的方法，能有效地提高混凝土的抗裂性能。配置的构造钢筋应尽可能采用小直径、小间距，按全截面对称配筋是最合理；②在孔洞四周，增配斜向钢筋、钢筋网片；在变断面处，可作局部处理使断面逐渐过渡，同时增配一定量的抗裂钢筋，这对防裂缝产生具有很大作用。

2）设置滑动层。混凝土由于边界存在约束才会产生温度应力，若遇到约束强的岩石类地基、较厚的混凝土垫层时，可在接触面上设置滑动层，对减小温度应力将起到显著作用。滑动层的作法有涂刷两道热沥青加铺一层沥青油毡等。

3）设置缓冲层。设置缓冲层，即在高低底板交接处等，用30～50 mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料作垂直隔离，以缓冲基础收缩时的侧向压力。

1.4 加强混凝土的保温养护

保温的目的是减小混凝土表面与内部温差及表面混凝土温度梯度，防止表面裂缝的发生。保温层兼有保湿的作用，保湿可以提高混凝土的表面抗裂能力。

1）大体积混凝土的养护要求。①在大体积混凝土保温养护过程中，应对混凝土浇筑块体的里外温差和降温速度进行监测，随时掌握与温控施工控制数据有关的数据，根据这些实测结果调整保温养护措施以满足温控指标的要求。可采用目前在工程上常用的混凝土测定记录仪进行温度监测；②保温养护的时间，应根据温度应力加以控制确定，合理的保温时间应从混凝土降温时开始；③保温养护过程中，应保持混凝土表面湿润；④具有保温性能良好的材料可以用于混凝土的保温养护中,如塑料薄膜、草袋等；⑤在大体积混凝土养护过程中，不得采用强制、不均匀的降温措施；⑥在大体积混凝土拆模后，应采取预防寒潮袭击、突然降温和剧裂干燥等措施。当采用木模板，而且木模板又作为保温养护措施的一部分时，木模板的拆除时间应根据保温养护的要求确定。

2）大体积混凝土的养护措施。蓄水养护，混凝土终凝后，在其表面蓄存一定深度的水，采取蓄水养护是一种较好的方法。这样可以延缓混凝土内部水化热的降温速率，缩小混凝土中心和表面的温度差值，从而可防止混凝土的裂缝开展。