大體積混凝土結構裂縫控制的綜合措施

 一、大體積混凝土結構裂縫的一般概念    混凝土結構在建設和使用過程中出現(xiàn)不同程度、不同形式的裂縫，這是一個相當普遍的現(xiàn)象。大體積混凝土結構出現(xiàn)裂縫更普遍。在全國調查的高層建筑地下結構中，底板出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象占調查總數的20％左右，地下室的外墻混凝土出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象占調查總數的80％左右。所以，混凝土結構的裂縫是建筑工程長期困擾的一個技術難題，一直未能很好地解決。    國內外工程技術界都認為，規(guī)定鋼筋混凝土結構的最大裂縫寬度主要是為了保證鋼筋不產生銹蝕。各同的規(guī)范中有關允許最大裂縫寬度的規(guī)定雖小完全一致，但基本相同。如在正常的空氣環(huán)境中裂縫允許寬度為0．3～0．4mm；在輕微腐蝕介質中，裂縫允許寬度為0．2～0．3mm；在嚴重腐蝕介質中，裂縫允許寬度為0．1～0．2mm。但對建筑物的抗裂要求過嚴，必將付出L!大的經濟代價。科學的要求是將其有害程度控制在允許范圍之內。    根據國內外的調查資料，工程實踐中結構物的裂縫原因，屬于由變形變化(溫度、濕度、地基變形)引起的約占80％以上，屬于荷載引起的約占20％左右。在大體積混凝土工程施上中，由于水泥水化熱引起混凝土澆筑內部溫度和溫度應力劇烈變化，從而導致混凝土發(fā)生裂縫。因此，控制混凝土澆筑塊體因水化熱引起的溫升、混凝土澆筑塊體的內外溫差及降溫速度，防止混凝土出現(xiàn)有害的溫度裂縫(包括混凝土收縮)是其施工技術的關鍵問題。我國的工程技術人員存科學實驗的基礎』：，以防為主，采用了溫控施工技術，在大體積混凝土結構的設計、混凝土材料的選擇、配合比沒訃、拌制、運輸、澆筑、保溫養(yǎng)護及施工過程中混凝土澆筑內部溫度和溫度應力的監(jiān)測等環(huán)節(jié)，采取了一系列的技術措施，成功地完成了我國許多鋼鐵企業(yè)和1二業(yè)民用建筑、高層建筑的大體積混凝土工程的施工，取得lr豐富的施工經驗。

二、裂縫控制的設計措施   

1．大體積混凝土的強度等級宜在C20～C35范圍內選用，利用后期強度R60。隨著高層和超高層建筑物不斷出現(xiàn)，大體積混凝土的強度等級日趨增高，出現(xiàn)CA-0～C55等高強混凝土，設計強度過高，水泥用量過大，必然造成混凝土水化熱過高，混凝土塊體內部溫度高，混凝土內外溫差超過30℃以上，溫度應力容易超過混凝土的抗拉強度，產生開裂。豎向受力結構可以用高強混凝土減小截面，而對于大體積混凝土底板應在滿足抗彎及抗沖切計算要求下，采用C20～C35的混凝土，避免設計上“強度越高越好”的錯誤概念。    考慮到建設周期長的特點，在保證基礎有足夠強度、滿足使用要求的前提下，可以利用混凝土60d或90d的后期強度，這樣可以減少混凝土中的水泥用量，以降低混凝土澆筑塊體的溫度升高。   

2．大體積混凝土基礎除應滿足承載力和構造要求外，還應增配承受罔水泥水化熱引起的溫度應力及控制裂縫開展的鋼筋，以構造鋼筋來控制裂縫，配筋應盡可能采用小直徑、小間距。采用卣徑8～14mm的鋼筋和100～150mm間距足比較合理的。傘截面的配筋率不小于0．3％，應在0．3％～0．5％之間。   

3．當基礎設置于巖石地蓽上時，宜住混凝土墊層上設置滑動層，滑動層構造町采，}_}l一氈二油，在夏季施工時也可采用一氈一油。   

 4．避免結構突變(或斷而突變)產生鷹力集中。轉角和孔洞處增設構造加強筋。   

 5．大塊式基礎及其他筏式、箱式基礎不應設置永久變形縫(沉降縫、溫度伸縮縫)及呸向施T縫。町采用“后澆縫”和“跳倉打”來控制施工期間的較大溫差及收縮應力。   

6．大體積混凝土_T程施工前，應對施工階段大體積混凝土澆筑塊體的溫度、溫度應力及收縮力進行驗算，確定施工階段大體積混凝土澆筑塊體的升溫峰值、內外溫差(不超過25℃，《上海地區(qū)深基礎施工指南》規(guī)定不超過30℃。實際操作時，嚴者為25℃，松者為30℃)及降溫速度(不超過1．5℃／d)的控制指標，制訂溫控施工的技術措施。   

7．以預防為主。在設計階段就應考慮到可能漏水的內排水措施，以及施工后的經濟可靠的堵漏方法。   

三、裂縫控制的材料措施   

 1．為了減少水泥用量，降低混凝土澆筑塊體的溫度升高。經設計單位同意，可利用混凝土60d后期強度作為混凝土強度評定、工程交工驗收及混凝土配合比設計的依據。   

2．采用降低水泥用量的方法來降低混凝土的絕對溫升值，可以使混凝土澆筑后的內外溫差和降溫速度控制的難度降低，也可降低保溫養(yǎng)護的費用，這是大體積混凝土配合比選擇的特殊性。強度等級在C20～C35的范圍內選用，水泥用量最好不超過380kg／m。。   

3．應優(yōu)先采用水化熱低的礦渣水泥配制大體積混凝土。所用的水泥應進行水化熱測定，水泥水化熱測定按現(xiàn)行國家標準《水泥水化熱試驗方法(直接法)》測定，要求配制混凝土所用水泥7d的水化熱不大于250tO／kg。   

4．采用5～40mm顆粒級配的石子，控制含泥量小于1．5％。   

5．采用中、粗砂，控制含泥量小于1．5％。   

 6．摻合料及外加劑的使用。國內當前用的摻合料主要是粉煤灰，可以提高混凝土的和易性．大大改善混凝土工作性能和可靠性，同時可代替水泥，降低水化熱。摻加量為水泥用量的15％，降低水化熱15％左右。外加劑主要指減水劑、緩凝劑和膨脹劑?；炷林袚饺胨嘀亓?．25％的木鈣減水劑，不僅使混凝土工作性能有了明顯的改善，同時又減少10％拌和用水，節(jié)約10％左右的水泥，從而降低了水化熱。一般泵送混凝土為了延緩凝結時間，要加緩凝劑，反之凝結時間過早，將影響混凝土澆筑面的粘結，易出現(xiàn)層間縫隙，使混凝土防水、抗裂和整體強度下降。為了防止混凝土的初始裂縫，宦加膨脹劑。國內常用的膨脹劑有UEA，EAS、特密斯等型號。   

 四、裂縫控制的施工措施   

1．混凝土的澆筑方法可用分層連續(xù)澆筑或推移式連續(xù)澆筑，不得留施工縫，并應符合下列規(guī)定：    (1)混凝土的攤鋪厚度應根據所用振搗器的作用深度及混凝土的和易性確定，當采用泵送混凝土時，混凝土的攤鋪厚度不大于600mm；當采用非泵送混凝土時，混凝土的攤鋪厚度不大于400mm。    (2)分層連續(xù)澆筑或推移式連續(xù)澆筑，其層間的間隔時間應盡量縮短，必須在前層混凝土初凝之前，將其次層混凝土澆筑完畢。層間最長的時間間隔不大于混凝土的初凝時間。當層間間隔時間超過混凝土的初凝時間。層面應按施工縫處理。   

2．大體積混凝土施工采取分層澆筑混凝土時，水平施工縫的處理應符合下列規(guī)定：1)清除澆筑表面的浮漿、軟弱混凝土層及松動的石子，并均勻露出粗骨料；2)在上層混凝土澆筑前，應用壓力水沖洗混凝土表面的污物，充分濕潤，但不得有水；3)對非泵送及低流動度混凝土，在澆筑上層混凝土時，應采取接漿措施。   

3．混凝土的拌制、運輸必須滿足連續(xù)澆筑施工以及盡量降低混凝土出罐溫度等方面的要求，并應符合下列規(guī)定：1)當炎熱季節(jié)澆筑大體積混凝土時，混凝土攪拌場站宜對砂、石骨料采取遮陽、降溫措施；2)當采用泵送混凝土施工時，混凝土的運輸宜采用混凝土攪拌運輸車，混凝土攪拌運輸車的數量應滿足混凝土連續(xù)澆筑的要求。   

4．在混凝土澆筑過程中，應及時清除混凝土表面的泌水。泵送混凝土的水灰比一般較大，泌水現(xiàn)象也較嚴重，不及時清除，將會降低結構混凝土的質量。   

5．混凝土澆筑完畢后，應及時按溫控技術措施的要求進行保溫養(yǎng)護，并應符合下列規(guī)定：1)保溫養(yǎng)護措施，應使混凝土澆筑塊體的里外溫差及降溫速度滿足溫控指標的要求；2)保溫養(yǎng)護的持續(xù)時間，應根據溫度應力(包括混凝土收縮產生的應力)加以控制、確定，但不得少于15d，保溫覆蓋層的拆除應分層逐步進行；3)在保溫養(yǎng)護過程中，應保持混凝土表面的濕潤。    保溫養(yǎng)護是大體積混凝土施工的關鍵環(huán)節(jié)，其目的主要是降低大體積混凝土澆筑塊體的內外溫差值以降低混凝土塊體的自約束應力；其次是降低大體積混凝土澆筑塊體的降溫速度，充分利用混凝土的抗拉強度，以提高混凝土塊體承受外約束廊力的抗裂能力，達到防止或控制溫度裂縫的目的。同時，在養(yǎng)護過程中保持良好的濕度和抗風條件，使混凝土在良好的環(huán)境下養(yǎng)護。施工人員需根據事先確定的溫控指標的要求，來確定大體積混凝土澆筑后的養(yǎng)護措施。   

6．塑料薄膜、草袋可作為保溫材料覆蓋混凝土和模板，在寒冷季節(jié)可搭設擋風保溫棚。覆蓋層的厚度應根據溫控指標的要求計算。   

 7．對標高位于±0．0以下的部位，應及時回填土；±0．0以上的部位應及時加以覆蓋，不宜長期暴露在風吹日曬的環(huán)境中。   

8．在大體積混凝土拆模后，應采取預防寒潮襲擊、突然降溫和劇烈干燥等措施。   

五、大體積混凝土的溫控施工現(xiàn)場監(jiān)測工作   

1．大體積混凝土的溫控施工中，除應進行水泥水化熱的測定外，在混凝土澆筑過程中還應進行混凝土澆筑溫度的監(jiān)測，在養(yǎng)護過程中應進行混凝土澆筑塊體升降溫、內外溫差、降溫速度及環(huán)境溫度等監(jiān)測。監(jiān)測的規(guī)?？筛鶕┕すこ痰闹匾院褪┕そ涷灤_定，測溫的方法可采用先進的測溫方法，如有經驗也可采用簡易測溫方法。這些監(jiān)測結果能及時反饋現(xiàn)場大體積混凝土澆筑塊內溫度變化的實際情況，以及所采用的施工技術措施的效果。為工程技術人員及時采取溫控對策提供科學依據。   

 2．混凝土的澆筑溫度系指混凝土振搗后，位于混凝土上表面以下50～lOOmm深處的溫度?；炷翝仓囟鹊臏y試每工作班(8h)應不少于2次。   

3．大體積混凝土澆筑塊體內外溫差、降溫速度及環(huán)境溫度的測試，每晝夜應不少于2次。   

 4．大體積混凝土澆筑塊體溫度監(jiān)測點的布置，以能真實反映出混凝土塊體的內外溫差、降溫速度及環(huán)境溫度為原則，一般可按下列方式布置：1)溫度監(jiān)測的布置范圍以所選混凝土澆筑塊體平面圖對稱軸線的半條軸線為測溫區(qū)(對長方體可取較短的對稱軸線)，在測溫區(qū)內溫度測點呈平面布置；2)在測溫區(qū)內，溫度監(jiān)測的位置可根據混凝土澆筑塊體內溫度場的分布情況及溫控的要求確定；3)在基礎平面半條對稱軸線上，溫度監(jiān)測點的點位宜不少于4處；4)沿混凝土澆筑塊體厚度方向，每一點位的測點數量，宜不少于5點；5)保溫養(yǎng)護效果及環(huán)境溫度監(jiān)測點數量應根據具體需要確定；6)混凝土澆筑塊體底表面的溫度，應以混凝土澆筑塊體底表面以上50ram處的溫度為準；7)混凝土澆筑塊體的外表溫度，應以混凝土外表以內50ram處溫度為準。   

5．測溫元件的選擇應符合下列規(guī)定：測溫元件的測溫誤差應不大于O．3℃；測溫元件安裝前，必須在浸水24h后，按上述的要求進行篩選。   

6．監(jiān)測儀表的選擇應符合下列規(guī)定：溫度記錄的誤差應不大于±l℃；測溫儀表的性能和質量應保證施工階段測試的要求。   

7．測溫元件的安裝及保護應符合下列規(guī)定：1)測溫元件安裝位置應準確，固定牢固，并與結構鋼筋及固定架金屬體絕熱；2)測溫元件的引出線應集中布置，并加以保護；3)混凝土澆筑過程中，下料時不得直接沖擊測溫元件及其引出線，振搗時，振搗器不得觸及測溫元件及其引出線。