施工技术■ 大体积钢筋混凝土裂缝控制技术 口戴建军 （江苏盐城二建集团有限公司 江苏盐城２２４０００） 摘要本文根据作者多年的施工经验，在论述裂缝出现机理的基础上，提出一系列的施工方法来控制大体积混凝土裂 缝的出现。希望这些方法能为广大工程技术人员提供有益的参考。 关键词现浇混凝土 裂缝裂缝控制 中图分类号：Ｔｕ３７ 文献标识号：Ａ 文章编号：２３０６—１ ４９９（２０１ ３）２２—０１２３—２ １．前言 两大类作用，即外荷载作用和变形作用，这两种作用可称为“第一类 现代工业与民用建筑中，大体积混凝土的工程规模日趋扩大，其 荷载”和“第二类荷载”，“第二类荷载”即“变形荷载”。国内外大量调 结构形式也日趋复杂。大体积混凝土的裂缝控制问题是一项困扰工 查说明，由于“变形荷载”引起的裂缝约占８０％以上，变形作用包括： 程界多年的技术难题。许多国家甚至都成立了专门的研究机构，得到 温度变化、生产热源、水泥水化热引起的温度变形作用；温度变形作 的理论成果颇多，但在工程实践应用中仍然缺乏成熟的规范和理论依 用（收缩和膨胀变形）；地基不均匀变形作用（水平变形和垂直变形） 据。本文根据作者多年的施工经验，．在论述裂缝出现机理的基础上， 等。 提出一系列的施工方法来控制大体积混凝土裂缝的出现。希望这些 从材料方面看，水泥水化水化热为４０．６０卡／克，对于大体积混凝 方法能为广大工程技术人员提供有益的参考。 土来说，就存在蓄热与放热过程，从而在混凝土内外形成较大的温差， 混凝士绝热温升一般可达到５０￣８０℃，从而与环境温度出现温差效 ２．裂缝控制要求 应，持续放热时间可达３０—６Ｏ天。 从钢筋混凝土结构的受力特点上看，混凝土结构在受力阶段出现 研究表明，当混凝土内外温差为１０℃时，产生冷缩值约０．Ｏ１％，当 裂缝是不可避免的。因此在结构正常使用极限状态下，《混凝土结构 温差达２Ｏ一４０℃时，其冷缩值则为Ｏ．０２—０．０４％，这是大体积混凝士开裂 设计规范》（ＧＢ５００１０－－２００２），一般也不要求限制混凝土结构裂缝的 的主要原因。对制定大体积混凝土设计与施工方案，最关键的问题是 出现，只要求控制裂缝的宽度，做到不影响建筑物的安全使用性能和 注意控制在施工大体积混凝土时易出现混凝土裂缝的问题。其产生裂 使用功能即可［１］。裂缝的具体界限由各种建筑物的使用要求所决定。 缝原因一般是温度裂缝和收缩裂缝。 使用要求包括承载力、允许变形、防水、防射线、防腐蚀以及外观等。一 大体积混凝土在初凝前，由于混凝土不同程度的均匀下沉，这时 般情况下从耐久性要求，对用ＨＰＢ２３５、ＨＲＢ３３５、ＨＲＢ４００级钢配筋的 要受钢筋限制，在钢筋接触处产生沉降缝。混凝土水分蒸发后，由于混 钢筋混凝土构件，当处于露天或室内高湿度环境时为Ｏ．１０ｍｍ；当处于 凝土表面的干缩受到中心部与混凝土地约束而产生拉应力，也会出现 室内正常环境时为０．２０ｍｍ；当处于相对湿度小于６０％且可变荷载与 裂缝。 恒荷载标准值之比大于０．５时为Ｏ．２５ｍｍ。另外从防水要求，根据国内 另外混凝土的配合比不当也容易引起裂缝，研究表明：混凝土的 外的工程经验，不需修补的裂缝宽度的限值为Ｏ．１Ｏｍｍ日。 强度对水灰比的变化亦非常敏感，基本上是因水和水泥计量变动而引 ３．裂缝原因分析 起强度变化的叠加。故在浇捣前，严格控制商品混凝土的水灰比和坍 引起混凝土结构开裂的原因较复杂，正常情况下，主要可分为 落度就显得尤为重要。 交叉铡筋，但在完成下方后割除十字交叉筋 。而在钢筋笼下放过程 具性能和钻机位置，孔径、孔深和孔位，孔底沉淀厚度，吊点位置选择， 中，建议基于合适的吊点位置和吊装方式采用一次整体入孔，并于内 钢筋笼下放精度和时间，导管密封性，混凝土灌注速度与用量等，以此 侧增设临时固定杆方便整体顺利入孔，待结束后拆除杆件，若钢筋笼 导管堵塞、钢筋笼上浮、成孔坍塌等常见问题的预防和控制措施等，均 需要分段入孔，则应尽量减少段数和所用时间；如果采用的是分段下 属于施工管理范畴。此外，还应充分考虑人为因素和环境条件，做好安 放，不仅需要临时固定杆的辅助，更要规范焊接，确保对接的两钢筋笼 全防护措施，以此最大程度的实现安全、Ｊｌ［￣Ｎ施工。 中下节中心线一致，结合严格检测，将钢筋笼底面标高与设计要求的 ４．结束语： 偏差控制在±５０ｍｍ以内。 ３．２．４拼接导管，灌注混凝土 总之，钻孔灌注桩施工直接关乎整个桥梁工程的施工效果，无论 在进行水下混凝土灌注施工时，应事先对灌注导管采取试拼和试 哪个环节出现偏差，均可能为工程质量埋下隐患，因此我们必须强化 压操作，以此确保其无破损，管轴顺直，密封性好；然后根据混凝土强 质量意识和安全意识，严格遵循施工要求和工艺流程，规范技术操作， 度设计予以严格配比和搅拌，建议将强度控制在４２．５以上，初凝时间 加强质量控制，以此最大限度的降低问题隐患，打造安全可靠、坚固耐 为２．５ｈ以上，并优先选用最大粒径合适的卵石集料，且将混凝土的水 用的优质桥梁工程，进而创造可观的经济效益和社会效益。 灰比、单位水泥用量、坍落度分别控制０．５—０．６、３５０ｋｇ／ｍ 、１８０．２２０ｍｍ ｌ ５ｌ；灌注混凝土时，应适当缩短作业时间，以免影响泥浆置换效率，并 参考文献： 使导管口与孔底的距离为４ｍ，结合精确测量和多次校核；为避免出现 ［Ｉ］曹争．桥梁钻孔灌注桩施工技术探讨［Ｊ】．科技创新与应用，２０１ ２ 初灌未封底，建议在灌注一定的混凝土后，缓慢下放导管约１－２ｍ，用 （Ｏ８）． 于尽量增大导管的被埋深度；同时为实现均匀、密实灌注，则要准确拿 ［２］王浩炼．桥梁钻孔灌注桩施工技术研究 ．中国高新技术企业， 捏灌注时间和进度，以及时常微提导管，一般导管埋深适宜为２－６ｍ， ２Ｏ１２（２Ｏ）． 到达顶部时则要高于设计要求０．５一ｌｍ，并密切注意上升的孔内水位 ［３］齐兵．浅析桥梁钻孔灌注桩施工技术控制措施［Ｊ］．科技创新导报， ２０１１（２５）． 和下降的混凝土，以便及时发现、解决问题。 ３－３桥梁钻孔灌注桩施工管理 ［４】孙建国．公路桥梁钻孔灌注桩施工技术研究［Ｊ】．科技创新与应用， 在桥梁钻孔灌注桩施工管理中，除了基于质量目标和规章制度加 ２Ｏｌ ３（１２）． 强施工成本、进度管理外，更应加大对施工技术和质量的监督和检测， ［５］李鹏亮．公路桥梁钻孔灌注桩施工及技术要点分析［Ｊ］．科技创新 如施工平台的可靠性，护筒的埋设位置和深度，泥浆的配比和密度，钻 与应用，２０１２（１ ８）． ＢＵＩＬＤＩＮＧＷＯ２０１３年１ＲＬ１月Ｄ建筑界冈 下 Ｉ Ｉ Ｉ施工技术 ４．施工措施 为防止大体积混凝土裂缝现象的发生，保证混凝土的质量，在施 工中可以采取以下措施： ４．１浇筑大体积混凝土首先选择合理的混凝土配合比，选用低水 化热的水泥。如粉煤灰硅酸盐水泥的水化热就明显低于普通硅酸盐 水泥。 ４－２严格控制粗细骨料的规格和质量，以保证其与水泥的可靠粘 结。碎石含泥量应小于等于１％；中砂为河砂，含泥量小于等于３％。 ４３外加剂。添加微膨胀剂，有时可以显著减少混凝土水化热，从 而降低混凝土的内外温差。微膨胀剂的用量一般应通过试验确定，如 没有条件可参照表１［３１。 表１ ＵＥＡ掺入量参考值 使用条件 选用水泥标号 瞰加入量（％） ３２５ ８～９ 砂浆 ４２５ ９～１０ 高配筋混凝土 ４２５ ｌ１～１３ ５２５ ｌ２～１４ ４２５ ｌ１～ｌ２ 低配筋混凝土 ５２５ ｌ２～１３ ４２５ ｌ３～１４ 填充性膨胀混凝土 ５２５ １４￣１５ ４．４控制单方混凝土用水量。研究表明：水泥用量不变时，用水量 每增加１０％，混凝土强度降低２０％；混凝土与钢筋的粘结力降低 １０％，干缩约增大２０％￣３０％。因此，严格控制水灰比十分重要，一般 情况下，混凝土水灰比（Ｗ／Ｂ）应小于０．５０。 ４．５基础混凝土应采用同一品种水泥、掺合料、外加剂和同一配合 比。 ４．６控制混凝土入模温度。如在夏季施工，混凝土入模温度高，绝 热温升建立在较高的入模温度的基础上，与水化热的温度相叠加高 后，会加剧混凝土的内外温差。降温措施：一是采用冷水冲浇砂、石子， 搭设凉棚存放；二是保证混凝土输送管道畅通不堵；三是布置输送管 道距离要短，注意减少拐角，在管路支架上设套管，减少由于管路输送 增加磨擦而产牛热值。如能控制实际入模温度略低于大气温度ｌ～３ 度，就可以推迟水化热峰值出现（一般温升时间可推迟２天左右）。当 在其他季节施工时，应注意浇筑温度应控制在５～２５摄氏度范围以 内。 ４．７施工段的划分：依据设计的后浇带为界划分施工段。配备好设 备和输送管路，分别同时进行浇筑。必须注意后浇带及整体基础底面 的防水处理应同时做好，并注意保护。后浇带的构造处理也要引起施 ：Ｉ＝方的注意。 ４．８设计中后浇带的设置是协调温度应力及主楼与裙房沉降差的 必要措施。如何准确地估算温度应力及主楼裙房的沉降差是设计中 的难点。其基本的设计原则是尽可能减少主楼的沉降。 ４．９主楼应先行施工，让沉降尽可能预先发生，并注意监测和精心 施工。 ４．１０分段分层浇筑采用阶梯形斜面浇筑法，有利于增加散热面， 减少应力约束，加快热量释放减少收缩应力。因此每一个施工段浇筑 混凝土时，应分段分层进行浇筑。一般以５００ｍｍ为一层，浇筑宽度以 ３～５ｍ为宜。根据混凝上供应量和混凝土初凝时间调整浇筑长度和 宽度，使先后浇筑的上下层混凝土粘接好。 ４．１ｌ混凝土振捣方法：为保证混凝土密实度，采用行列式或梅花 式进行振捣。存每个浇筑点设５部振捣棒，２部在浇筑点，２部在振捣 流淌部分，１部在后面补振。振捣时须快插慢拔，振距为５００ｍｍ。振捣 上层混凝±时，振捣棒应插入下层混凝土至少５０ｒａｍ，使上下层结合 成一体。 振捣时间在２０￣３０ｓ，待出现反浆后以混凝土不下沉为准。防止 过振和漏振，并采取有效措施以防止混凝土将钢筋推离设计位置。振 ｌ１２４ＩＩ 建筑界ＢＵＩ２０１３年１ＬＤＩ１ＮＧｗｏＲＬＤ 月下 捣密实后，用木抹子或长木板刮平，压实二～三遍，然后在面层再撒 １０ｍｍ厚的一层粒砂。 ４．１２养护：加强混凝土养护是浇筑混凝土不可缺少的一环，是保 证工程质量最重要的措施之一。尤其是浇筑大体积混凝土，对其表面 蓄热保温，适度湿润养护，以保证混凝土内外温差控制在２５度以内。 补偿收缩混凝土要特别加强保温保湿养护，膨胀结晶体钙矾石 （Ｃ３Ａ・３ＣＡＳＯ４・３２Ｈ２０）形成需要水，补偿收缩混凝土浇筑后１～７天 内是膨胀变形的主要阶段，应特别加强养护（有条件时应采用蓄水养 护），７～１４天仍需加湿养护，才能发挥混凝土的膨胀效应。如不养护 或养护不够，难以发挥膨胀剂的补偿收缩作用。 大梁上部可以采用蓄水养护，立面结构受外界温度、湿度影响较 大，容易产生纵向裂缝，故应采用双层饱水木模板进行保温保湿养护。 工程实践表明，因混凝土３～４天开始降温，而此时混凝土抗拉强度很 低，如果早拆模板，大梁内外温差较大容易开裂。因此，模板拆除时间 宜不少于７天。模板拆除后继续养护至１４天。 为此，提出以下养护措施：在混凝土初凝阶段，其强度达到 Ｉ．２Ｎ／ｍｍ 时，即进行覆盖。覆盖采用双层麻袋片洒水湿润，在铺上下 麻袋片时要相互搭接压好，以利保温和防止干裂。如温差增大再用塑 料薄膜覆盖，这样既有良好的保温层，又能使其表面保持有较高的温 度，有利于延缓散热时间和减少表面散热，减少内外温差。 ４．１３测温：为了及时掌握和了解混凝土内部温升与其表面温度 差，以及与大气温度差变化情况，有条件单位可在各个施工段的底板 布置测温点。测温点的布置应遵循便于绘制温度变化梯度的原则，水 平方向上一般可布置在混凝土结构的对称轴和对角线上，纵向应设在 混凝土结构厚度的１／２、１／４和表面处，离钢筋的距离应大于３０ｍｍ。测 温方法是５天内每隔２小时测一次，以后每隔４小时测一次，测温时 间不少于１５天。设专人负责测温、记录、整理绘制测量曲线图，以便及 时指导浇筑和养护。测温孔测温后一定要堵严（可用棉丝等材料），防 止热量散失，防止拉圾掉入孔内，影响测温精度。目前计算机控制测温 技术的应用已十分普遍，建议优先采用。 ４．１４大体积混凝土必须进行二次抹面工作，减少表面收缩裂缝。 二次抹面工作很重要，应及时进行，否则一旦泥水混入则难以处理。二 次抹面不但具有补强效果，而且对防渗也有很大作用。 ４．１５混凝土试块制作和塌落度测定。 ４．１６改善约束条件，其一是在作底板和侧面防水层外保护层时加 强平整压光，其二是利用后浇带后期施工条件防止混凝土裂缝。 ５．结语 ５．Ｉ大体积混凝土施工、控制裂缝的开展，优化混凝土配合比是非 常重要的一项工作。 ５－２控制建筑物收缩裂缝的关键措施是如何在满足结构要求的前 提下，通过掺加膨胀剂、高效混凝土泵送剂及活性混合材料，最大限度 地降低水泥用量；通过延缓混凝土的凝结时间，推迟混凝土水化热峰 值，使混凝土在开始降温时，其抗拉强度得到足够的增长。 当然，在实际施工过程中，应把混凝土的裂缝控制看作一个系统 工程，不应该片面强调材料等单一因素的作用。而应把合理的材料选 择与严密的设计方案、科学的混凝土配合比、严格施工组织和完善的 工艺措施相结合，才能确保混凝土的施工质量，达到混凝土结构抗裂 之目的。 ５３大体积混凝土施工，加强混凝土表面保温与适度湿度养护来 减少内外温差，是控制裂缝有效措施。及时测温也是很重要的一项工 作。 参考文献： ［１］ＧＢ５００１ ０—２００２，混凝土结构设计规范［Ｓ］． ［２］陈丽莉，现浇钢筋混凝土结构构件裂缝原因分析［Ｊ］，电力建设， ２００１（５） ［３］周峰等，高性能膨胀混凝土在大体积筏板施工中的应用…，建筑 技术开发，２００４：３１（９）