摘 要： 根据工程项目的管理实践，作者从混凝土裂缝控制的设计措施、材料措施、施工措施、温控施工现场的检测工作等四方面阐述了超长、大体积混凝土结构裂缝的防治措施。
关键词： 超长大体积混凝土结构 裂缝 防治措施
随着高层建筑的发展，超长、大体积混凝土结构出现裂缝相当普遍，已引起工程界的极大关注。据调查资料了解到，高层建筑地下结构中，底板出现裂缝的情况占调查总数的20%左右，地下室外墙混凝土结构出现裂缝的情况占调查总数的80%左右。因此，超长、大体积混凝土结构裂缝防治一直是困扰业界的一个技术难题。
在超长、大体积混凝土施工过程中，水泥水化热引起混凝土浇筑内部温度和表面温度温差引起温度应力变化，从而导致混凝土产生裂缝。因此，控制混凝土浇筑结构因水化热引起的温度升高，混凝土浇筑结构的内外温差及降温速度，防止混凝土出现有害的温度裂缝（包括混凝土冷缩）是其施工技术的关键。工程技术人员在实际工作中，以防为主，采用了温控施工技术，在超长、大体积混凝土结构的设计，混凝土材料的选用，配合比、搅拌、运输、浇筑、保温养护及施工过程中混凝土内部温度和温度应力的检测等环节采用了一系列的技术措施，成功地完成了许多工业与民用建筑工程、高层建筑的超长、大体积混凝土工程的施工，取得了丰富的施工经验。现结合工程实践，总结超长、大体积混凝土结构避免裂缝出现的防治措施，以供业界同仁参考。
1.裂缝控制的设计措施
1.1超长、大体积混凝土的强度等级宜在C20—C35范围内选用，利用后期强度R60。随着高层和超高层建筑物的不断出现，超长、大体积混凝土的强度等级日趋增高，常需设计C40—C55等高强度混凝土。但设计强度过高，水泥用量过大，必然造成混凝土水化热过高，混凝土结构内部温度高，混凝土内外温差超过30°C以上，温度应力容易超过混凝土的抗拉强度而产生开裂。因此，考虑到建设周期长的特点，在保证基础混凝土强度，满足使用要求的前提下，可以利用60天或90天的后期强度，这样可以减少混凝土中的水泥用量，以降低混凝土结构内部的温度升高。
1.2超长、大体积混凝土基础在满足抗弯、抗冲切承载力计算要求和构造要求外，还应增配承受因水泥水化热引起的温度应力及控制裂缝开展的钢筋，用构造钢筋来控制裂缝。配筋应尽可能采用小直径，小间距。如采用直径8—14mm和100—150mm的间距比较合理。
1.3避免结构突变（或断面突变）产生应力集中。转角和孔洞处增设构造加强筋。
1.4超长、大体积筏板基础或箱式基础不应设置永久性变形缝（沉降缝、温度伸缩缝及施工缝）。采用“后浇带”或“跳仓打”来控制施工期间的较大温差和收缩应力。
1.5超长、大体积混凝土工程在施工前，应对施工阶段大体积混凝土浇筑块体的温度、温度应力及收缩应力进行验算，确定施工阶段大体积混凝土浇筑块体的升温峰值、内外温差（不超过25°C）和降温速度（不超过1.5°C/d）的控制指标，制定温控施工的技术措施。
2.裂缝控制的材料措施
2.1为了减少水泥用量，降低混凝土浇筑块体的温度升高，经设计单位同意，可利用混凝土60天后期强度作为混凝土强度评定、工程交工验收及混凝土配合比设计的依据。
2.2采用降低水泥用量的方法来降低混凝土的绝对温升值，可以使混凝土浇筑后的内外温差和降温速度控制的难度降低，也可降低保温养护的费用，这是超长、大体积混凝土配合比选择的特殊性。强度等级在C20~C35的范围内选用，水泥用量最好不超过380kg/m3。
2.3应优先选用水化热低的矿渣水泥配制超长、大体积混凝土，所用的水泥应进行水化热测定，水泥水化热测定按现行国家标准《水泥水化热试验方法（直接法）》测定。
2.4采用5~30mm颗粒级配的石子，控制含泥量小于1.5%。
2.5掺和料及外加剂的使用。国内当前使用的掺和料是粉煤灰，可以提高混凝土的和易性，大大改善混凝土的工作性能和可靠性，同时可代替水泥，降低水化热，掺加量为水泥用量的10%—20%，降低水化热的10%—20%左右。外加剂主要指减水剂、缓凝剂和膨胀剂。混凝土中掺入水泥重量的0.25%的木钙减水剂，不仅使混凝土工作性能有明显的改善，而且减少10%拌合用水，节约10%左右的水泥，从而降低了水化热。一般泵送混凝土为了延缓凝结时间要加缓凝剂，如凝结时间过早，将影响混凝土浇筑面的黏结，易出现层间缝隙。另外要加膨胀剂,国内常用的膨胀剂有UEA、HEA、ZY等型号。
3.裂缝控制的施工措施
3.1混凝土的浇筑方法可用分层连续浇筑，或推移式连续浇筑，不得留施工缝，并应符合下列规定。
3.1.1混凝土的摊铺厚度应根据所用振捣器的作用深度及混凝土的和易性确定。当采用泵送混凝土时，混凝土的摊铺厚度不大于600㎜；当采用非泵送混凝土时，混凝土的摊铺厚度不大于400㎜。
3.1.2分层连续浇筑或推移式连续建筑，其层间的间隔时间应尽量缩短，必须在前层混凝土初凝前，将其次层混凝土浇筑完毕。层间最长的时间间隔不大于混凝土的初凝时间。当层间间隔超过混凝土的初凝时间时，层面应按施工缝处理。
3.2混凝土的拌制、运输必须满足连续浇筑施工和尽量降低出罐混凝土温度等要求，并应符合下列规定。
3.2.1当炎热季节浇筑大体积混凝土时，混凝土搅拌站宜采取对砂、石骨料遮阳等降温措施。
3.2.2当采用泵送混凝土施工时，混凝土的运输宜采用混凝土搅拌运输车，混凝土运输车的数量应满足混凝土连续浇筑的要求。
3.3在混凝土浇筑过程中，应及时清除混凝土表面的泌水。泵送混凝土的水灰比一般较大，泌水现象也较严重，不及时清除将会降低结构混凝土的质量。
3.4混凝土浇筑完毕后，应及时按温控技术措施的要求进行保温养护，并符合下列规定。
3.4.1保温养护措施，应使混凝土浇筑块体的里外温差及降温速度满足温控指标的要求。
3.4.2保温养护的措施时间，应根据温度应力（包括混凝土收缩产生的应力）加以控制确定，但不得少于15天，保温覆盖层的拆除应分层逐步进行。
3.4.3在保温养护过程中，应保持混凝土表面的湿润，保温养护是超长、大体积混凝土施工的关键环节，其目的主要是降低混凝土浇筑块体内的内外温差值，以降低混凝土块体的自约束应力，其次是降低混凝土浇筑块体的降温速度，充分利用混凝土的抗拉强度，以提高混凝土块体承受外约束应力的抗裂能力，达到防止或控制温度裂缝的目的。同时，在养护过程中保持良好的湿度和抗风条件，使混凝土在良好的环境下养护。施工人员需根据事先确定的温控指标的要求，来确定超长、大体积混凝土浇筑后的养护措施。
3.5塑料薄膜、草袋、棉毡等可作为保温材料覆盖混凝土和模板，在寒冷季节可搭设挡风保温棚，覆盖层的厚度应根据温控指标的计算确定。
3.6对标高位于±0.000以下的部位，应及时回填土；±0.000以上的部位应及时加以覆盖，不宜暴露在风吹日晒的环境中。
3.7在超长、大体积混凝土拆模后，应采取预防寒潮袭击、突然降温和剧烈干燥等措施。
4.超长、大体积混凝土的温控施工现场监测工作
4.1在超长、大体积混凝土的温控施工中，除应进行水泥水化热的测定外，在混凝土浇筑过程中还应进行浇筑温度的检测，在养护过程中应进行混凝土浇筑块体升降温、内外温差、降温速度及环境温度等监测。监测的规模可根据所施工工程的重要性及施工经验确定。监测结果能及时反馈现场大体积混凝土浇筑块内温度变化的实际情况，以及所采用的施工技术措施的效果，为工程技术人员及时采取温控对策提供科学依据。
4.2混凝土的浇筑温度系指混凝土振捣后，位于混凝土上表面以下50~100㎜深处的温度，混凝土浇筑温度的测试每工作班（8h）应不少于2次。
4.3超长、大体积混凝土浇筑块体内外温差、降温速度及环境温度的测试，每昼夜不少于2次。
4.4超长、大体积混凝土浇筑块体监测点的布置，以能真实反映出混凝土浇筑块体的内外温差、降温速度及环境温度的原则。
一般可按下列方式布置。
4.4.1温度检测的布置范围以及所选混凝土浇筑块体平面图对称轴线的半条轴线为测温区（对长方体可取较短的对称轴线），在测温区内温度测点呈平面布置。
4.4.2在测温区内，温度监测的位置可根据混凝土浇筑块体内温度场的分布情况及温控的要求确定。
4.4.3在基础平面半条对称轴线上，温度监测点的点位置不少于4处。
4.4.4沿混凝土浇筑块体厚度方向，每一点位的测点数量不少于5点。
4.4.5保温养护效果及环境温度监测点数量应根据具体要求确定。
4.4.6混凝土浇筑块体底表面的温度，应以混凝土浇筑块体底表面以上50㎜处的温度为准。
4.4.7混凝土浇筑块体的外表温度，应以混凝土外表内50㎜处的温度为准。
4.5测温元件的安装及保护应符合下列规定。
4.5.1测温元件的安装位置应准确，固定牢固，并与结构钢筋及固定架金属体绝热。
4.5.2测温元件的引出线应集中布置，并加以保护。
4.5.3混凝土浇筑过程中，下料时不得直接冲击测温元件及其引出线，振捣时振捣器不得触及测温元件及其引出线。
5.结语
工程实践表明，对于超长、大体积混凝土结构工程项目的实施，如果从设计、材料的选择、施工、温控施工现场的检测工作等几方面采取相应的混凝土结构裂缝的防治措施，超长、大体积混凝土结构裂缝的出现就能够得到很好的控制，提高工程质量。
参考文献：
［1］赵顺增.刘立等.补偿收缩混凝土应用技术规程［M］.中国建筑工业出版社，2009：48-52.
［2］李明顺，徐有邻等.混凝土结构设计规范［M］.中国建筑工业出版社，2002.86-92.
［3］徐培福，黄小坤等.高层建筑混凝土结构技术规程［M］.中国建筑工业出版社，2002：119-135.
［4］黄熙龄，腾延京等.建筑地基基础设计规范［M］.中国建筑工业出版社，2002：93-95.
［5］方先和主编.建筑施工［M］.武汉大学出版社，2000：174-193.
［6］王世芳主编.建筑材料［M］.武汉大学出版社，2000：70-106.
［7］许琪楼，李杰，李国强编著，建筑结构抗震设计［M］.河南科学技术出版社，1991：155-162.
［8］程文瀼主编.混凝土及砌体结构［M］.武汉大学出版社，2004：17-19.
［9］杨小平主编.土力学及地基基础［M］.武汉大学出版社，2004：166-167.
［10］吴慧敏编著.结构混凝土现场检测技术［M］.湖南大学出版社，1988：59-62.
［11］王娴明编著.建筑结构试验［M］.清华大学出版社，1988：76-78.
［12］杜明芳主编.建筑构造与结构［M］.中国计划出版社，2003：207-215.
［13］李望明，刘立新主编.钢筋混凝土结构［M］.河南科学技术出版社，1991：9-22.
查看全文
false