建筑工程大體積混凝土裂縫控制與應(yīng)用

1、論建筑工程大體積混凝土裂縫控制與應(yīng)用 -褚建國一、后澆帶間距、后澆縫間距：首先應(yīng)考慮能有效地削減溫度收縮應(yīng)力，其次考慮與施工縫相結(jié)合。通過計(jì)算及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)調(diào)查，在正常施工條件下，后澆縫的間距約為2030。后澆帶保留時(shí)間后澆縫保留時(shí)間一般愈長愈好。一般不應(yīng)小于40天，最宜60天。后澆帶的寬度及構(gòu)造后澆縫的理論寬度，只須1cm已足夠保證溫度收縮變形。但是考慮施工方便，并避免應(yīng)力集中，一般設(shè)置寬度在7001000左右。后澆帶處鋼筋連續(xù)不斷，也可斷開鋼筋，后澆帶可做成企口式，無論采用什么形式，后澆帶施工前都必須鑿毛清理干凈。后澆縫的填充材料最宜采用澆筑水泥及其它微膨脹水泥。后澆帶的施工在鑿毛處理、清理干

2、凈后用比原結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級高C5C10的混凝土填實(shí)，并加以良好的養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于15天。二、大體積混凝土的冬期施工：在工業(yè)與民用建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的冬期施工中,主要是防止早期混凝土被凍問題;而在大體積混凝土的冬期施工中,情況有所不同,除了防止早期混凝土被凍外,還存在著控制溫差、防止裂縫的問題，而且防凍與防裂之間往往還存在著矛盾。在設(shè)計(jì)和施工中，必須妥善解決這個(gè)矛盾，兼顧防凍與防裂兩方面的要求。這是大體積混凝土冬期施工的主要特點(diǎn)。混凝土冬期施工，尤其是在嚴(yán)寒地區(qū)，無論采用何種施工方法，為了防止旱期混凝土被凍，一般都要求混凝土具有較高的澆筑溫度。但另一方面，正是由于氣溫寒冷，基礎(chǔ)溫差和內(nèi)外溫差必然

3、加大，往往超過允許溫差，不能滿足防止混凝土裂縫的要求。因此，大體積混凝土冬期施工中防凍與防裂的矛盾，集中在混凝土澆筑溫度的選擇上。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，如果單純從混凝土旱期被凍出發(fā)，選擇過高的澆筑溫度，往往會導(dǎo)致混凝土開裂，造成混凝土施工中出現(xiàn)質(zhì)量問題，所以要選擇合理的澆筑溫度15,20,21。三、大體積混凝土冬期施工的原則：連續(xù)五天日平均氣溫在5以下，即進(jìn)入混凝土的冬期施工階段。重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文4大體積混凝土施工方案和施工技術(shù)研究30大體積混凝土冬施工應(yīng)兼顧防凍與防裂兩方面的要求，因此應(yīng)遵循以下三條基本原則：1、砂、石等原材料中不能含有凍塊，混凝土拌合物也該具有一定的溫度，以保證在運(yùn)輸和澆筑過程

4、中不致凍結(jié)。2、混凝土在達(dá)到臨界強(qiáng)度之前不能受凍，以免混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到破壞，最終強(qiáng)度受到損失。3、混凝土的內(nèi)外溫差和最高溫度均不能超過規(guī)定數(shù)值，以免發(fā)生裂縫，破壞結(jié)構(gòu)的整體性。上述三條原則中，第1、2條是為了防凍，第3條是為了防裂。四、大體積混凝土冬期施工的技術(shù)措施：為了使上述冬期施工的原則得到滿足，必須采取一系列技術(shù)措施。1、混凝土出機(jī)溫度與澆筑溫度的選擇混凝土的澆筑溫度系指經(jīng)過平倉震搗，將要蓋上第二層混凝土拌合物之前的溫度。為了防止旱期混凝土受凍，澆筑溫度當(dāng)然越高越好，規(guī)范規(guī)定入模溫度不低于5，沒有上限控制。但大體積混凝土，除了防凍外，還有防裂要求，由于體積大，澆筑以后，雖然表面溫度低。

5、內(nèi)部溫度卻因水化熱急劇上升。為了減少內(nèi)外溫差和基礎(chǔ)溫差，澆筑溫度越低越有利，一般說最好不超過10。因此，大體積混凝土施工的澆筑溫度一般以510為宜如果氣溫很低，在達(dá)到臨界強(qiáng)度以前表面混凝土有遭受凍害的可能，應(yīng)加強(qiáng)保溫措施，不可單純?yōu)榱朔纼龆S意提高澆筑溫度，以致引起裂縫根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件和保溫方法，由澆筑溫度，加上運(yùn)輸及澆筑過程中的熱量損失，就可得到混凝土的出機(jī)溫度規(guī)范規(guī)定不低于10，一般控制在1015為宜2、基礎(chǔ)及冷壁的預(yù)熱在澆筑混凝土以前，對基礎(chǔ)、預(yù)埋鐵件及新混凝土接觸的冷壁，應(yīng)用蒸汽清除所有的冰、雪、霜凍，并使其表面溫度上升。如果基巖及冷壁的內(nèi)部溫度較低，還需要提前進(jìn)行預(yù)熱。如果不提前預(yù)

6、熱，澆筑混凝土后，接觸面附近的新混凝土溫度將很快降到零度以下。預(yù)熱所需溫度、深度和持續(xù)時(shí)間，由溫度計(jì)算確定。計(jì)算原則應(yīng)使接觸面附近的新混凝土在達(dá)到臨界強(qiáng)度之前不被凍結(jié)。一般來說，應(yīng)使基巖深度10cm內(nèi)溫度在5以上。3、原材料加熱當(dāng)氣溫不低于-1時(shí)，一般只需將拌和水加熱，以滿足出機(jī)溫度的要求。水溫不能超過60，以免水泥發(fā)生假凝。當(dāng)氣溫低于-1時(shí)，須將水與細(xì)骨料加熱，同時(shí)加熱粗骨料使其中的冰雪融化。加熱砂石料時(shí)應(yīng)避免過熱和過分干燥，最高溫度不宜超過75。水的加熱可用鍋爐、電熱或蒸汽，砂料加熱可用封閉的蛇形管，石料加熱使用蒸汽最方便。4、運(yùn)輸中的保溫運(yùn)輸中的熱量損失與運(yùn)輸工具有關(guān)。如使用大型運(yùn)輸罐，

7、熱損失一般不大。如使用自卸卡車，可用廢氣加熱車底，車皮外面應(yīng)加保溫層并在車身上面加以覆蓋，如使用皮帶運(yùn)輸機(jī)，最好搭蓋帳篷，完全封閉，否則熱量損失很大。此外，運(yùn)輸中應(yīng)盡量減少倒轉(zhuǎn)次數(shù)。5、澆筑過程中減少熱量損失混凝土是分層澆筑的，每層厚度2050cm，由于厚度薄，散熱面積大，澆筑過程中的熱量損失是很大的。減少熱量損失的方法：加快澆筑速度，縮短澆筑時(shí)間；用保溫被或聚乙烯泡沫塑料板覆蓋保溫。當(dāng)氣溫低于-5時(shí)，即停止?jié)仓Ｔ诟偷臍鉁叵聺仓炷?，一般以采取用暖棚法為宜?、保溫養(yǎng)護(hù)混凝土澆筑完畢以后，應(yīng)采取嚴(yán)格的保溫養(yǎng)護(hù)措施，使混凝土強(qiáng)度得到充分發(fā)展。在混凝土達(dá)到臨界強(qiáng)度以前，任一點(diǎn)溫度均不能降至零

8、度以下。保溫方法大致有以下三類：(1)表面保溫法。側(cè)面用保溫模板、保溫被、聚苯乙烯泡沫塑料板等，頂面用聚乙烯泡沫塑料板、保溫被、鋸末等保溫，將混凝土澆筑時(shí)所包含的熱量(決定于澆筑溫度)及水化熱保存起來，維持所需溫度。保溫層厚度應(yīng)通過計(jì)算確定。(2)主動加熱法。在模板內(nèi)側(cè)以蒸汽或電熱線加熱，或在表層混凝土內(nèi)插入電極，利用混凝土的電阻，以低壓(50100V)加熱。(3)暖棚法。在混凝土塊外面搭蓋暖棚，在棚內(nèi)利用電熱風(fēng)機(jī)、蒸汽熱風(fēng)或火爐加熱，創(chuàng)造人工氣候。六、混凝土的澆筑與養(yǎng)護(hù)1、混凝土的澆筑方法可采用分層連續(xù)澆筑或推移式連續(xù)澆筑如圖4.1所示、數(shù)字為澆筑先后次序，不得隨意留施工縫，并應(yīng)符合下列規(guī)定

9、：(1)、混凝土的攤鋪厚度應(yīng)根據(jù)所用振搗器的作用深度及混凝土的和易性確定。當(dāng)采用泵送混凝土?xí)r，混凝土的攤鋪厚度不宜大于600；當(dāng)采用非泵送混凝土?xí)r，混凝土的攤鋪厚度不宜大于400；重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文4大體積混凝土施工方案和施工技術(shù)研究26(2)、分層連續(xù)澆筑或推移式連續(xù)澆筑，其層間的間隔時(shí)間應(yīng)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(shí)間間隔應(yīng)不大于混凝土的初凝時(shí)間，混凝土的初凝時(shí)間應(yīng)通過試驗(yàn)確定。當(dāng)層間間隔時(shí)間超過混凝土的初凝時(shí)間時(shí)，層面應(yīng)按施工縫處理。對于工程量大，澆筑面積也大、一次連續(xù)澆筑層厚度不大(一般不超過3)，且澆筑能力不足時(shí)的混凝土工程，宜采用推移式

10、連續(xù)澆筑法。分層連續(xù)澆筑法是目前大體積混凝土施工中普遍采用的方法。分層連續(xù)澆筑一是便于振搗，易保證混凝土的澆筑質(zhì)量；二是可利用混凝土層面散熱，對降低大體積混凝土澆筑塊的溫升有利。2、采取分層澆筑混凝土?xí)r，水平施工縫的處理應(yīng)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，并均勻地露出粗骨料；(2)、在上層混凝土澆筑前，應(yīng)用壓力水沖洗混凝土表面的污物，充分濕潤，但不得有積水；(3)、對非泵送及低流動度混凝土，在澆筑上層混凝土?xí)r，應(yīng)采取接漿措施。3、混凝土的拌制，運(yùn)輸應(yīng)符合下列規(guī)定(1)、當(dāng)炎熱季節(jié)澆筑大體積混凝土?xí)r，混凝土攪拌場、站宜對砂、石骨料采取遮陽、降溫措施；(2)、當(dāng)采用

11、自備攪拌站時(shí)，攪拌站應(yīng)盡量靠近混凝土澆筑地點(diǎn)，以縮短水平運(yùn)輸距離。(3)、當(dāng)采用泵送混凝土?xí)r，混凝土的運(yùn)輸宜采用混凝土攪拌運(yùn)輸車。混凝土攪拌運(yùn)輸車的數(shù)量應(yīng)滿足混凝土澆筑的要求。4、在混凝土澆筑過程中，應(yīng)及時(shí)清理混凝土表面的泌水在大體積混凝土澆筑過程中，由于混凝土表面泌水現(xiàn)象普遍存在，為保證混凝土的澆筑質(zhì)量，要及時(shí)清除混凝土表面的泌水。因?yàn)楸盟突炷恋乃冶纫话惚容^大，泌水現(xiàn)象也比較嚴(yán)重，不及時(shí)清除，將會降低結(jié)構(gòu)的混凝土質(zhì)量。5、在每次澆筑完畢后，應(yīng)及時(shí)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)使混凝土澆筑塊體的內(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)

12、溫度應(yīng)力(包括混凝土收縮產(chǎn)生的應(yīng)力)加以控制、確定，混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間自混凝土澆注開始計(jì)算，使用普通硅酸鹽水泥不少于14，使用其它水泥不少于21，炎熱天氣適當(dāng)延長。養(yǎng)護(hù)期內(nèi)(含撤除保溫層后)；混凝土表面應(yīng)始終保持溫?zé)岢睗駹顟B(tài)(塑料膜內(nèi)應(yīng)有凝結(jié)水)，對摻有膨脹劑的混凝土尤應(yīng)富水養(yǎng)護(hù)；但氣溫低于5時(shí)，不得澆水養(yǎng)護(hù)。保溫覆蓋層的拆除應(yīng)分層逐步進(jìn)行。保溫養(yǎng)護(hù)是大體積混凝土施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。保溫養(yǎng)護(hù)的目的主要是降低大混凝土澆筑塊體的內(nèi)外溫差值以及降低混凝土塊體的降溫速度，充分利用混凝土的抗拉強(qiáng)度，以提高混凝土塊體承受溫度應(yīng)力時(shí)的抗裂能力，達(dá)到防止或控制溫度裂縫的目的。同時(shí)，在養(yǎng)護(hù)過程中保持良好的溫度和防風(fēng)條

13、件，使混凝土在良好的環(huán)境下養(yǎng)護(hù)，施工人員應(yīng)根據(jù)事先確定的溫控指標(biāo)的要求，來確定大體積混凝土澆筑后的養(yǎng)護(hù)措施?；炷翝仓?6小時(shí)內(nèi)可能在表面上出現(xiàn)塑性裂縫，可采用二次壓光或二次澆灌層處理。塑料薄膜、草袋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)算確定。具有保溫性能良好的材料可以用于混凝土的保溫養(yǎng)護(hù)中。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。在大體積混凝土保溫養(yǎng)護(hù)過程中，應(yīng)對混凝土塊體的內(nèi)外溫差和降溫速度進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測結(jié)果可隨時(shí)掌握與溫控施工控制資料有關(guān)的資料(內(nèi)外溫差、最高溫升及降

14、溫速度等)，可根據(jù)這些實(shí)測結(jié)果調(diào)整保溫養(yǎng)護(hù)措施以滿足溫控指標(biāo)的要求。在大體積混凝土養(yǎng)護(hù)過程中，不得采用強(qiáng)制、不均勻的降溫措施，否則，易使大體積混凝土產(chǎn)生裂縫。大體積混凝土施工時(shí)，主要采用鋼模和木模。無論鋼模、木模在模板拆除后，都應(yīng)根據(jù)大體積混凝土澆筑塊體內(nèi)部實(shí)際的溫度場情況，按溫控指標(biāo)的要求采取必要的保溫措施。對標(biāo)高位于±0.000以下的部位，應(yīng)及時(shí)回填土；±0.000以上部位應(yīng)及時(shí)加以覆蓋，不宜長期暴露在風(fēng)吹日曬的環(huán)境中。6、大體積混凝土“后澆帶”的設(shè)計(jì)與施工    在現(xiàn)澆整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，只在施工期間保留的臨時(shí)施工縫，稱為“后澆縫”或

15、“后澆帶”。該施工縫根據(jù)具體條件，保留一定時(shí)間后，再進(jìn)行填充封閉，后澆成連續(xù)整體的無伸縮縫結(jié)構(gòu)。因?yàn)檫@種縫只在施工期間存在，所以是一種特殊的施工縫。但是，又因?yàn)樗哪康氖侨∠Y(jié)構(gòu)中的永久變形縫，與結(jié)構(gòu)的溫度收縮應(yīng)力和差異沉降有關(guān)，所以它又是一種設(shè)計(jì)中的伸縮縫和沉降縫，一種臨時(shí)性的變形縫。它既是施工所致，又是設(shè)計(jì)所致。后澆帶的設(shè)置、施工、目前規(guī)范規(guī)定不很詳細(xì)。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2002中，正文沒有明確規(guī)定，在9.1.1條條文解釋中說明“混凝土澆筑采用后澆帶分段施工，伸縮縫最大間距可適當(dāng)增大，通重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文4大體積混凝土施工方案和施工技術(shù)研究28常后澆帶的間距不大于30，澆

16、灌混凝土的間隔時(shí)間通常在兩個(gè)月以上”。高層建筑箱形與筏形基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范JGJ6.99，規(guī)定，“后澆帶的處理方法與施工縫相同”。鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程JGJ3.91，規(guī)定，“箱形基礎(chǔ)，每隔2040設(shè)后澆帶，施工后澆帶在頂板澆筑混凝土14天后進(jìn)行”。而檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范GB50204.2002，規(guī)定，“后澆帶混凝土澆筑按設(shè)計(jì)和施工技術(shù)方案確定”，后澆帶混凝土的檢驗(yàn)只被列為一般項(xiàng)目檢驗(yàn)。由此看出，目前規(guī)范對后澆帶的設(shè)置、施工、檢驗(yàn)沒有給予應(yīng)有的重視，規(guī)范對施工時(shí)間要求出入也較大。根據(jù)后澆帶所起的作用，提出如下建議：后澆帶首先應(yīng)滿足削減溫度收縮應(yīng)力的需要，還要盡力與施工

17、縫結(jié)合(因?yàn)楹鬂矌У姆侄慰赡芘c施工分段相結(jié)合)，為施工創(chuàng)造便利條件。7、后澆縫的設(shè)計(jì)原則分析     許多實(shí)際裂縫出現(xiàn)過程，基本上可分為三個(gè)活動期。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)承受的溫差有氣溫、水化熱溫差及生產(chǎn)散發(fā)熱溫差，混凝土入倉后，經(jīng)過23天可達(dá)最高溫度，最高水化熱引起的溫度比入模溫度約高3035，以后根據(jù)不同速度降溫，經(jīng)1030天降至周圍氣溫，此間大約還要進(jìn)行15%25%的收縮，地基亦可能出現(xiàn)早期的不均勻沉降，有些結(jié)構(gòu)在這期間出現(xiàn)裂縫，對此階段稱為“早期裂縫活動期”。往后到36個(gè)月，收縮完成60%80%，可能出現(xiàn)“中期裂縫”，至一年左右，收縮完成95%，可能出現(xiàn)“后期裂縫”。因此，結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫與降溫和收縮有直接關(guān)系。施工一年后，如無外界條件變化，一般結(jié)構(gòu)將處于裂縫“穩(wěn)定期”，出現(xiàn)裂縫的幾率很小。如上所述，地下或半地下結(jié)構(gòu)經(jīng)常遭受的最大溫差及沉降等變形作用是在施工期間發(fā)生，在這之后的溫差就比較小，只剩余一部分收縮。工程實(shí)踐說明，一些現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫大多在“早期裂縫活動期”。特別是施工條件多變，回填不及時(shí)，養(yǎng)護(hù)較差等情況下，更容易出現(xiàn)“早期裂縫”。結(jié)構(gòu)長度是影響溫度應(yīng)力的因素之一，并且只在一定范圍內(nèi)(結(jié)構(gòu)長度較小)對溫度應(yīng)力影響較為顯著。為了削減溫度應(yīng)力，取消伸縮縫