大体积砼施工裂缝的成因分析及控制措施

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【摘要】文章分析了大体积砼施工裂缝产生的原因，并针对成因提出了控制措施。文章认为，目前大体砼施工要做到优化配合比，选用良好级配的骨料，严格控制砂石质量，降低水灰比，以降低砼最高温升，降低砼所受的拉应力。同时，要加强施工现场的管理。
　　【关键词】大体积砼；施工裂缝；成因；控制
　　对于大体积砼，不同国家定义不同。美国定义：任何就地浇筑砼，若尺寸大，必须采取措施解决体积膨胀和水化热，以便减小开裂为大体积砼。日本定义：结构断面最小尺寸在80cm以上，水化热引起的砼最高温度与外界气温差大于25℃为大体积砼。我国定义：砼结构物实体最小尺寸大于或等于1m或预计会因水泥水化热引起内外温差过大而导致裂缝的砼。
　　在工业与民用建筑的设备基础、箱形基础、筏基底板、立墙及地下隧道等大体积砼施工中，由于水泥水化热引起砼浇筑内部温度和温度应力剧烈变化，而导致砼发生裂缝现象。因此，控制砼浇筑块体因水泥水化热引起的升温、砼浇筑块体的里外温差及降温速度，防止砼出现温度裂缝是施工技术的关键问题，必须认真对待。
　　一、大体积砼施工裂缝产生的原因
　　造成大体积砼施工裂缝的原因是复杂的，而且是综合性的，主要有以下几种：
　　（一）温度原因
　　1．由于温差较大引起的，砼结构在硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，使砼表面和内部温差较大，砼内部膨胀高于外部，此时砼表面将受到很大的拉应力，而砼的早期抗拉强度很低，因而出现裂缝。这种温差一般仅在表面处较大，离开表面就很快减弱，因此裂缝只在接近表面的范围内发生，表面层以下结构仍保持完整。
　　2．由结构温差较大，受到外界的约束引起的，当大体积砼浇筑在约束地基（例如桩基）上时，又没有采取特殊措施降低，放松或取消约束，或根本无法消除约束，易发生深进，直至贯穿的温度裂缝。
　　（二）沉缩裂缝
　　当然砼沉缩裂缝在大体积砼（特别是泵送大流态砼）施工中也是非常多的。砼浇筑成型后，养护工作不到位，没有及时地进行表面履盖，表面水份散失过快，导致砼内部与外部不均匀收缩。其表面干收缩大于其内部干收缩值。由于此干缩快慢差而形成的砼表面拉应力，也是砼产生裂缝的重要原因。主要表现在振捣不密实，沉实不足，或者骨料下沉，表层浮浆过多，砼浇筑后，没有及时抹压实（特别是初凝前的二次拌压），且表面覆盖不及时，受风吹日晒，表面水份散失快，产生干缩，砼早期强度又低，不能抵抗这种变形而导致开裂。
　　在施工中采用缓凝型泵送剂，延缓砼的凝结硬化速度，充分利用外加剂（特别是缓凝剂）的特性，适时增加抹加次数，消除表面裂缝，特别是初凝前的抹压，这对消除表有效的。
　　二、大体积砼施工裂缝的控制
　　针对以上所分析的裂缝形成原因，我们可以采用以下措施加以控制：
　　（一）严格控制砼的组成材料
　　大体积砼一般都是采用商品砼和泵送工艺浇筑，泵送商品砼对原材料的技术指标要求很高。因此，首先砼的生产设备的稳定运行和计量的精确应得到有效保障，组成砼的所有材料应符合规范标准的要求，以确保砼的质量。
　　1．水泥品种的选择。应根据大体积砼的特点，既要注意水泥的水化热，又要注意水泥的收缩作用，选用低水化热、低收缩的水泥，如抗硫酸盐水泥、粉煤灰水泥、矿渣水泥，而不要采用早强型水泥。
　　2．掺入粉煤灰，选择减水剂，保证泵送流动度。在尽量少用水泥的基础上，掺入一定量的粉煤灰，以保证胶凝材料的总量。掺入适量的优质粉煤灰可以代替和节约水泥，一般掺量为水泥重量的15%~20%，在加拿大标准中，此掺量值已达到25%。从反应堆厂房底板砼的试块强度分析，粉煤灰的掺量提高，砼的强度稍有降低。粉煤灰在砼中主要起物理填充作用，加强了粉末效应，增加了砼的密实度，可以改善砼的工作度，改善施工性能，减少砼的泌水和离析现象，减少收缩。粉煤灰还能够延缓水化热峰值的出现，降低温度峰值。粉煤灰和减水剂同时掺入砼中，可以降低水灰比，减少水泥浆量，提高砼的可泵性。
　　3．粗细骨料的选择。配制大体积砼，应选用细度模数在2.7~3.1之间的含泥量最低的中粗砂，砂率最佳值为0.33，以合理粗细骨料的比例，砂率过高意味着细骨料多，粗骨料少，增加了收缩，对抗裂不利。碎石应采用连续级配、良好粒级的弹性模量低的骨料。其次是砂石的吸水率应尽可能小一些，以利于降低收缩。
　　4．砼的配合比设计。应根据施工单位的经验数据，优化合理地选择砼的强度和强度标准差。结合现场的实际要求，合理利用砼的后期强度，如60天、90天或更长时间的强度。
（二）优化砼的施工过程
　　砼的抗拉强度远小于抗压强度，这是砼容易开裂的内在因素。普通砼极限拉伸离散性很大，因此在施工中必须创造条件，确保砼均匀密实。砼坍落度各车不要有大的差异，浇筑基础时坍落度可控制在100—140mm，坍落度大时会使表面钢筋下部产生水分，或表层钢筋上部的砼产生细小裂缝。为防止这种裂缝，在砼初凝前和砼预沉后采取二次抹面压实措施。砼浇灌时，搅拌车在卸料前，要求高速运转一分钟，确保进入泵车受料斗的砼质量均匀。
　　大体积砼的浇筑应合理分段，分层进行，使砼高度均匀上升，砼浇筑应连续进行，间歇时间不能过长，在前层砼初凝前必须把后层砼浇上。浇筑应在室外气温较低时进行，砼浇筑气温不宜超过28℃，在炎热的气候条件下应采取降温措施。
　　在浇筑砼过程中，应严格按照施工组织设计的施工线路实施浇筑。禁止闲散人员在钢筋上部停留。浇筑施工人员不应在钢筋上部无序走动。采用双层钢筋网时，在上下层钢筋网片之间应设置足够的支撑用钢筋撑脚，以保证钢筋位置正确。在浇筑线路上，铺设临时操作脚手板。所有浇筑人员的工作原则上均应在脚手板上完成，以减少对钢筋网的踩踏次数。临时脚手板随浇筑区域的转移而移动。
　　（三）加强砼的养护
　　在尽量减小砼内部温升的前提下，大体积砼的养护是一项关键工作，必须切实做好。养护主要是保持适宜的温度和湿度条件，保温的目的有两个，一是减小砼表面的热扩散，减小砼表面的温度梯度，防止产生表面裂缝；二是延长散热时间，充分发挥砼强度的潜力和材料松驰特性，使平均总温差对砼产生的拉应力小于砼的抗拉强度，防止产生贯穿性裂缝。潮湿养护的作用：一是刚浇筑不久的砼，尚处在凝固硬化阶段，水化的速度较快，适宜的潮湿条件可防止砼表面脱水而产生干缩裂缝；二是砼在保温（25—40℃）及潮湿条件下可使水泥的水化作用顺利进行，提高砼的极限拉伸和抗拉强度，使早期抗拉能力增长很快。
　　在施工过程中正确规定拆模时间对防止裂缝的开展关系较大，早期因水泥水化热使砼内部湿度很高，如过早拆模，砼表面温度较低，形成很陡的温度梯度，产生很大的拉应力，这对于早期强度低，极限拉伸小的砼处于不利的温度条件下，就极易形成裂缝。因此大体积砼除要求强度外，还必须防止内外温差太大而引起裂缝。
　　四、结语
　　通过以上分析探讨，笔者认为目前大体砼施工要做到优化配合比，选用良好级配的骨料，严格控制砂石质量，降低水灰比，以降低砼最高温升，降低砼所受的拉应力。同时，要加强施工现场的管理。砼浇筑后，应尽快回填土，加以养护。
【参考文献】
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