上海调度所大体积混凝土施工裂缝控制方法

李 新 上海铁路局经营开发处

上海调度所大体积混凝土施工裂缝控制方法

李 新 上海铁路局经营开发处

大体积混凝土在浇筑过程中易形成裂缝，贯穿裂缝切断结构的断面，破坏结构的整体性和稳定性，其危害性较大；深层裂缝部分地破坏结构断面，也有一定危害性，且容易发展为贯穿裂缝。在分析该工程混凝土裂缝成因的基础上，对控制方法进行探讨，可为同类施工提供一定技术参考。

大体积混凝土；裂缝；控制方法

1 工程概况

客运专线上海调度所工程，位于上海铁路局院内，东临宝山路，西临客车整备场，北临轻轨宝山路站，南临路局公安办公楼，为华东地区铁路客运指挥中心。本工程结构形式为框架--剪力墙，基础底板厚1.5 m，中间设后浇带将基础底板划分为南、北2个浇筑区域，北区浇筑总量约为5 700 m3；南区浇筑总量约为3 960 m3。

2 混凝土裂缝情况

笔者在先浇筑的南区混凝土底板随机选择了55个点进行观察，共发现102条裂缝，各种裂缝的数量如表1所示。

表1 南区混凝土裂缝检查结果统计表

由表1统计结果可知：危害性不大的浅表裂缝占绝大部分，危害性大的贯穿裂缝较少。

3 裂缝成因分析

根据对施工现场检查情况，综合对作业人员及监理人员的走访，结合以往同类施工经验，从人、料、法、环四个方面分析大体积混凝土产生裂缝可能的因素，主要有以下几点：

3.1 作业人员的因素

（1）项目部对作业人员技术交底不到位，作业标准要求不高；

（2）实际操作人员受本身技术素质限制，施工能力不强。

3.2 原材料的因素

（1）混凝土水灰比过大，多余水分蒸发后，混凝土发生较大的物理收缩，在早期抗裂能力不足的情况下易产生表面龟裂；

（2）混凝土坍落度过大，粗骨料含量多，骨料大量下沉，素浆过多上浮，表面产生较大的收缩而出现龟裂；

（3）使用了水化热较高的水泥，水化蓄热多而使混凝土内部温度升高快，表面与内部温差大，容易产生温度裂缝。

3.3 施工方法的因素

（1）施工过程中振捣点数不足，间距过大，无二次振捣，导致混凝土不密实，振捣后的混凝土未处理浮浆，浮浆处开裂；

（2）混凝土养护不足，南区混凝土养护只是采用浇水养护，未覆盖麻袋或薄膜，混凝土表面受到风吹或阳光照射，水分蒸发，造成干裂和晒裂；

（3）钢筋保护层过厚，没有充分利用钢筋的约束作用；

（4）混凝土表面过早承受荷载也是表面产生裂缝的一个重要原因。

3.4 环境的因素

（1）气温较低，养护时没有覆盖使表面混凝土受冻而产生裂缝；

（2）混凝土早期受周边的约束应力和内外温差应力引起的约束产生裂缝。

因果关系如图1所示。

图1 大体积混凝土产生裂缝因果图

根据混凝土裂缝产生机理及各种裂缝分布情况可以看出，本工程大体积混凝土产生裂缝的主要原因是：使用了水化热较高的水泥；振捣不密实；养护不足；施工温度较低。

4 采取的措施

4.1 制定对策措施

针对以上分析的主要原因，制定对策措施，在北部混凝土浇筑过程中严格实施。

（1）针对混凝土使用高水化热水泥的问题，采取现场试配和技术调整的方式予以实施，具体如下：

①水泥选用水化热低且凝结时间长的水泥，采用普通硅酸盐水泥中新源P.O42.5水泥。

②优化混凝土配合比，掺入适量粉煤灰，减少水泥用量。各种材料用量如表2所示。

表2 改良后混凝土材料用量表

③选用SY-G型高性能膨胀抗裂剂，混凝土中掺入SY-G型高性能膨胀抗裂剂，保证了混凝土净收缩量在各个龄期始终小于混凝土极限延伸值，这样就有效达到了抗裂防渗的目的。

实施效果：混凝土内部的温度上升缓慢，避免了混凝土内部温度升温过快而引起的深层裂缝等。

（2）针对混凝土振捣不密实的情况，主要通过加强现场管理控制，具体措施如下：

①技术部对作业人员进行详细技术交底，强调分三层浇筑，每层浇筑厚度控制在50 cm以内，振捣工作从浇筑层的底层开始逐渐上移，以保证分层混凝土间的施工质量。

②安排专人现场盯控，重点注意振捣方式，振动棒振捣点位相距50 cm，每次振捣时间以（20～30）s为宜，混凝土表面不再出现气泡、泛出灰浆为准，振捣操作要“快插慢拔”、“先振低处，后振高处”，防止混凝土内部振捣不实。

③及时处理振捣出现的浮浆，排除浮浆后，若表面仍有较厚的水泥浆，则用长刮尺括平。

实施效果：解决了混凝土振捣不密实问题，保证了混凝土的质量。

（3）针对混凝土养护不足的要因，具体措施如下：

用浸湿的麻袋覆盖表面养护混凝土，保温保湿，安排专人一天三次浇水，使麻袋充分湿润，浇水养护时间为14天，使混凝土表面充分吸收水分，避免因混凝土表面失水过快、早期收缩加大而出现裂缝。

实施效果：避免了混凝土浇筑完成后，在早期混凝土收缩过程中表面出现的裂缝。

（4）针对室外天气温度较低的要因，采取以下措施：

①由试验员专门负责大体积混凝土养护阶段的温度监测，做好记录，监测时间不少于14天。每12 h进行记录一次，每次监测记录混凝土底部、中部和上部的温度，并计算中心温度和表面混凝土温度差，确保混凝土内外温差不得超过25°，否则即使采取保温措施（见图2）。

图2 温度监测

②表面覆盖麻袋，浇水湿润，不得浇水过多，防止由于室外低温形成冰冻。

实施效果：防止了大体积混凝土因内外温差过大引起温度裂缝。

4.2 实施效果

4.2.1 质量效益

笔者在后浇筑的北区混凝土底板同样随机选择了55个点进行观察，共发现41条裂缝，各种裂缝的数量如表3所示。

表3 北区混凝土裂缝检查结果统计表

通过表1和表3的数据对比可以发现，针对产生裂缝的主要原因采取措施之后，等量观测样本大体积混凝土的裂缝数量从102条减少到41条，减少了59.8%；对混凝土质量影响较大的贯穿裂缝和深层裂缝分别由3条减少到1条，由12条减少到6条，分别减少了66.7%和50%，大大提高了混凝土质量（如图3所示）。

图3 南北区混凝土裂缝数量比较图

4.2.2 经济效益

①本工程优化混凝土配合比后，比原配合比所用材料节省了12.1元/m3，按照依据新配合比浇筑的北区底板混凝土量约为5 700 m3计，节省材料费用5700×12.1＝68970元。

②采取针对性措施后，大体积混凝土的裂缝大幅度减少，预计节约处理混凝土裂缝及堵漏修补的费用10 000余元。

合计节约成本：68970+10000＝78970元。

5 结束语

近年来铁路建设大规模发展，涉及到大体积混凝土施工的项目也越来越多。本文认为只要认真分析工况，根据实际条件设计混凝土配合比，严格把握施工现场控制，科学养护，就能很好地控制大体积混凝土的裂缝，保证工程质量，获得明显的经济效益。

责任编辑：王 华

来稿日期：2015-05-21