一、前言
隨著我國(guó)建筑技術(shù)的發(fā)展和城市建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大,全國(guó)各地巨型體育場(chǎng)、地下車庫(kù)、大型水庫(kù)的承建，大體積預(yù)拌商品混凝土得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。然而, 混凝土工程的體積量日漸增大也帶來(lái)其固有的問(wèn)題，即預(yù)拌混凝土除了必須滿足強(qiáng)度、剛度、整體性和耐久性要求外,還應(yīng)滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工的要求。由于預(yù)拌混凝土在施工中應(yīng)滿足從預(yù)拌站到工地現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)泵送澆筑工藝的要求,其需要的坍落度比現(xiàn)場(chǎng)自拌混凝土傳統(tǒng)施工工藝大得多,因而在基礎(chǔ)大體積混凝土施工中,如何有效防止和控制混凝土變形裂縫的出現(xiàn)和開(kāi)展,顯得非常重要。
二、大體積混凝土的界定
大體積混凝土一般是指：最小斷面尺寸在1米以上，在施工時(shí)必須采取相應(yīng)的技術(shù)措施妥善處理水化熱引起的混凝土內(nèi)外溫度差，合理解決溫度應(yīng)力并控制裂縫開(kāi)展的混凝土結(jié)構(gòu)。大體積混凝土工程結(jié)構(gòu)相對(duì)較厚，體形較大、鋼筋較密，混凝土數(shù)量較多，施工條件也相對(duì)復(fù)雜，施工技術(shù)要求高，必須同時(shí)滿足強(qiáng)度、剛度、整體性和耐久性要求。另外由于混凝土自身蓄熱量大，從而使得溫度應(yīng)力增大，因此混凝土裂縫的控制問(wèn)題成為設(shè)計(jì)及施工中的一個(gè)急需解決的重大問(wèn)題。
三、大體積混凝土施工中的裂縫問(wèn)題
裂縫是指固體材料中的某種不連續(xù)現(xiàn)象，在學(xué)術(shù)上屬于結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度理論范疇，是一種人們可以接受的材料特征。建筑結(jié)構(gòu)的裂縫是不可避免的，如對(duì)建筑物抗裂要求過(guò)高，必將付出巨大的代價(jià)，科學(xué)的研究是將其有害程度控制在允許范圍之內(nèi)。因此，建筑物的裂縫控制是指將裂縫的預(yù)測(cè)、預(yù)防和處理工作。根據(jù)有關(guān)資料，混凝土早期裂縫80%左右由施工因素造成的，15%左右因混凝土材料方面的原因造成，5%左右因設(shè)計(jì)不當(dāng)造成。按照日本混凝土工程協(xié)會(huì)編寫的《混凝土工程裂縫調(diào)查及補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)規(guī)程》，混凝土裂縫的產(chǎn)生主要與材料、施工、設(shè)計(jì)、使用環(huán)境等有關(guān)。因此，混凝土產(chǎn)生裂縫原因主要有以下幾點(diǎn)：
（一）、混凝土本身的影響
1、混凝土的體積穩(wěn)定性
混凝土的體積穩(wěn)定性是指混凝土在抵抗物理、化學(xué)作用下產(chǎn)生變形的能力。體積穩(wěn)定性不好致使混凝土的抗?jié)B性性能降低，溶液性的物質(zhì)滲透到混凝土中，造成混凝土的耐久性能下降。
2、混凝土的收縮
收縮是混凝土本身所固有的一種重要特性。在沒(méi)有負(fù)載的情況下，混凝土的開(kāi)裂往往由于收縮變形而導(dǎo)致。
3、混凝土的徐變
在任意荷載作用下，混凝土結(jié)構(gòu)除了發(fā)生彈性變形外，還產(chǎn)生一種隨時(shí)間緩慢增加的非彈性變形，稱為“徐變變形”。徐變能降低大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力，減少收縮裂縫，但結(jié)構(gòu)的徐變也有不利的一面，比如徐變會(huì)不斷加大結(jié)構(gòu)的變形。在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，徐變會(huì)還會(huì)引起預(yù)應(yīng)力的損失等，所以應(yīng)綜合考慮徐變的影響。
4、混凝土所用材料的影響
①水泥和水
混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂主要是由于本身收縮受到約束而產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度?；炷廉a(chǎn)生的收縮值及強(qiáng)度值因水泥種類、水泥用量拌制不同而不同。水泥的細(xì)度問(wèn)題是需要我們特別關(guān)注的，水泥的細(xì)度越細(xì)，混凝土越容易開(kāi)裂。
②砂、石骨料
混凝土骨料的含泥量越高越容易開(kāi)裂。這是由于骨料表面所帶的泥份妨礙了骨料與水泥漿之間的咬合粘結(jié)，弱化了界面結(jié)構(gòu)，因而降低了混凝土的抗拉強(qiáng)度。
③外加劑和摻合料
試驗(yàn)表明摻化學(xué)外加劑的混凝土干縮值較大。使用一般化學(xué)外加劑比使用促凝性AE減水劑的干縮值低。混凝土的初期干縮值在使用外加劑的情況下較大，不摻外加劑比使用促凝性AE減水劑混凝土的干縮值低?；炷翐郊优蛎泟r(shí)養(yǎng)護(hù)的要求更高。在早期養(yǎng)護(hù)不好時(shí)，膨脹混凝土更容易發(fā)生裂縫。
（二）、其他因素的影響
在實(shí)際工程中，可以通過(guò)理論計(jì)算來(lái)控制裂縫；通常采用構(gòu)造設(shè)計(jì)來(lái)對(duì)變形作用引起的裂縫加以控制。結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，要先假定結(jié)構(gòu)物的受力體系有關(guān)參數(shù)，而常規(guī)的計(jì)算模型與很多結(jié)構(gòu)物的實(shí)際工作狀態(tài)與有一定的差別，使得內(nèi)力計(jì)算的結(jié)果與實(shí)際結(jié)果相差很大，這些未考慮到的可能內(nèi)力一般會(huì)引起結(jié)構(gòu)裂縫。
對(duì)于約束條件的影響。結(jié)構(gòu)在變形變化時(shí)，會(huì)受到一定的抑制而阻礙其自由變形，該抑制即稱為“約束”。結(jié)構(gòu)內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)之間的約束稱為“內(nèi)約束”，不同結(jié)構(gòu)之間的約束稱為“外約束”。
四、預(yù)防裂縫的關(guān)鍵點(diǎn)
(一)泵送商品混凝土施工易出現(xiàn)收縮裂縫,但只要措施得當(dāng),還是可以避免或得以控制的。關(guān)鍵在于：
1、在保證混凝土強(qiáng)度的前提下,盡可能降低每m3混凝土的水泥用量。
2、嚴(yán)格控制混凝土坍落度,絕不允許現(xiàn)場(chǎng)加水。
3、建議盡可能延長(zhǎng)拆模時(shí)間,澆水養(yǎng)護(hù)時(shí)間也應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)。
4、根據(jù)泵送工藝要求,混凝土坍落度在現(xiàn)場(chǎng)出料要嚴(yán)格控制,凡超出范圍的,一律退場(chǎng),并設(shè)立專人負(fù)責(zé)此項(xiàng)工作。
(二)基礎(chǔ)大體積混凝土施工控制表面溫度裂縫的產(chǎn)生,首先應(yīng)從選定混凝土配合比入手。只要對(duì)摻合料、緩凝減水劑等選擇合適,通過(guò)試配完全可以大大降低每m3混凝土的水泥用量,降低混凝土的最高絕熱溫升,從根本上解決升溫階段的裂縫產(chǎn)生。具體地可從以下幾方面著手：
1、混凝土配合比
①混凝土中可摻入定量的粉煤灰，并在保證強(qiáng)度的同時(shí)盡可能減小水泥的使用量， 最大限度地降低水化熱峰值，通過(guò)做絕熱溫升試驗(yàn)， 優(yōu)選混凝土配合比。
②充分保證混凝土的保水性能， 坍落度不僅要達(dá)到泵送要求，也要保證混凝土的流淌距離不能過(guò)長(zhǎng)，以免導(dǎo)致混凝土分層，增加施工難度，銜接困難， 形成冷縫。
③根據(jù)混凝土分層一次澆筑的最大方量、 混凝土的供應(yīng)能力、 運(yùn)輸時(shí)間及施工季節(jié)的氣溫，確定混凝土的初凝時(shí)間， 保證分層銜接時(shí)混凝土不致初凝。
2、原材料的選用
①盡量選用水化熱低和安定性好的水泥，所用水泥控制在出廠半個(gè)月以上， 以降低水泥的活性，禁止使用剛出窯的水泥。
②石料要求最大粒徑小于等于 2.5mm，吸水率小于或等于1.5％， 含泥量不超過(guò) 1％， 不得使用堿活性骨料。其他要求應(yīng)符合 《普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》（JG J53-1992）的規(guī)定。
③砂子選用細(xì)度模數(shù) 2.8～3.2 中粗砂， 含泥量不超過(guò) 2％，其他要求應(yīng)符合《普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》（JGＪ52-1992）的規(guī)定。
④可根據(jù)設(shè)計(jì)要求， 混凝土中摻加一定用量外加劑， 如防水劑、膨脹劑、 減水劑、緩凝劑等外加劑。
由于水泥砂漿和粗骨料的粘結(jié)強(qiáng)度即界面粘結(jié)力大小是決定混凝土強(qiáng)度的主要因素之一。因此選擇與水泥適應(yīng)性好、減水率高的優(yōu)質(zhì)外加劑也至關(guān)重要。
(三)對(duì)基礎(chǔ)大體積混凝土而言,及時(shí)養(yǎng)護(hù)程序必不可少,應(yīng)根據(jù)施工時(shí)的氣溫、測(cè)溫情況,采取相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)方法。
1、在每次混凝土澆筑完畢后，應(yīng)及時(shí)按溫控技術(shù)措施的要求進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)，并應(yīng)符合下列規(guī)定：
①保溫養(yǎng)護(hù)措施，應(yīng)使混凝上澆筑塊體的內(nèi)外溫差及降溫速度滿足溫控指標(biāo)的要求。
②保溫養(yǎng)護(hù)的持續(xù)時(shí)間，應(yīng)根據(jù)溫度應(yīng)力加以控制、確定，但不得少于巧天。保溫覆蓋層的拆除應(yīng)分層逐步進(jìn)行。
③保溫養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，應(yīng)保持混凝土表面的濕潤(rùn)。
2、混凝土澆筑后4～6小時(shí)內(nèi)可能在表面上出現(xiàn)塑性裂縫，可采取二次壓光或二次澆灌層處理。
3、塑料薄膜、草袋鋸末等可作為保溫材料覆蓋混凝土和模板，在寒冷季節(jié)可搭設(shè)擋風(fēng)保溫棚。覆蓋層的厚度應(yīng)根據(jù)溫控指標(biāo)的要求計(jì)算。
4、在大體積混凝土施工時(shí)，可因地制宜地采用保溫性能好而又便宜的材料用作大體積混凝土的保溫養(yǎng)護(hù)中。
五、結(jié)束語(yǔ)
大體積混凝土與一般混凝土的最大區(qū)別就是一旦大體積混凝土施工過(guò)程中出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，不滿足設(shè)計(jì)要求需要返工時(shí)將浪費(fèi)大量財(cái)物，且工期不允許， 將對(duì)工程造成很大影響。應(yīng)此，應(yīng)充分做好大體積混凝土施工的前期準(zhǔn)備工作及大體積混凝土的澆筑、 運(yùn)輸、 振島、泌水及表面處理、 養(yǎng)護(hù)、 測(cè)溫及溫控措施等施工要點(diǎn)的全過(guò)程控制，確保大體積混凝土的澆筑質(zhì)量。
 
參考文獻(xiàn)：
 
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[2]葉琳昌 沈義 《大體積混凝土施工》[M],北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1987；
[3]王華生 趙慧如主編 《混凝土技術(shù)禁忌手冊(cè)》[M],北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004；