建筑工程大體積混凝土裂縫控制與應用

1、論建筑工程大體積混凝土裂縫控制與應用 -褚建國一、后澆帶間距、后澆縫間距：首先應考慮能有效地削減溫度收縮應力，其次考慮與施工縫相結合。通過計算及實踐經驗調查，在正常施工條件下，后澆縫的間距約為2030。后澆帶保留時間后澆縫保留時間一般愈長愈好。一般不應小于40天，最宜60天。后澆帶的寬度及構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，并避免應力集中，一般設置寬度在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、凈后用比原結構強度等級高C5C10的混凝土填實，并加以良好的養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不少于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構的冬期施工中,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。在設計和施工中，必須妥善解決這個矛盾，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?；炷炼谑┕ぃ绕涫窃趪篮貐^(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，基礎溫差和內外溫差必然

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。實踐經驗表明，如果單純從混凝土旱期被凍出發(fā)，選擇過高的澆筑溫度，往往會導致混凝土開裂，造成混凝土施工中出現(xiàn)質量問題，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，即進入混凝土的冬期施工階段。重慶大學碩士學位論文4大體積混凝土施工方案和施工技術研究30大體積混凝土冬施工應兼顧防凍與防裂兩方面的要求，因此應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，以保證在運輸和澆筑過程

4、中不致凍結。2、混凝土在達到臨界強度之前不能受凍，以免混凝土內部結構受到破壞，最終強度受到損失。3、混凝土的內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，破壞結構的整體性。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措施。1、混凝土出機溫度與澆筑溫度的選擇混凝土的澆筑溫度系指經過平倉震搗，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、內部溫度卻因水化熱急劇上升。為了減少內外溫差和基礎溫差，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，在達到臨界強度以前表面混凝土有遭受凍害的可能，應加強保溫措施，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?shù)氐臍夂驐l件和保溫方法，由澆筑溫度，加上運輸及澆筑過程中的熱量損失，就可得到混凝土的出機溫度規(guī)范規(guī)定不低于10，一般控制在1015為宜2、基礎及冷壁的預熱在澆筑混凝土以前，對基礎、預埋鐵件及新混凝土接觸的冷壁，應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部溫度較低，還需要提前進行預熱。如果不提前預

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。預熱所需溫度、深度和持續(xù)時間，由溫度計算確定。計算原則應使接觸面附近的新混凝土在達到臨界強度之前不被凍結。一般來說，應使基巖深度10cm內溫度在5以上。3、原材料加熱當氣溫不低于-1時，一般只需將拌和水加熱，以滿足出機溫度的要求。水溫不能超過60，以免水泥發(fā)生假凝。當氣溫低于-1時，須將水與細骨料加熱，同時加熱粗骨料使其中的冰雪融化。加熱砂石料時應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、運輸中的保溫運輸中的熱量損失與運輸工具有關。如使用大型運輸罐，

7、熱損失一般不大。如使用自卸卡車，可用廢氣加熱車底，車皮外面應加保溫層并在車身上面加以覆蓋，如使用皮帶運輸機，最好搭蓋帳篷，完全封閉，否則熱量損失很大。此外，運輸中應盡量減少倒轉次數(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，縮短澆筑時間；用保溫被或聚乙烯泡沫塑料板覆蓋保溫。當氣溫低于-5時，即停止?jié)仓?。在更低的氣溫下澆筑混凝土，一般以采取用暖棚法為宜?、保溫養(yǎng)護混凝土澆筑完畢以后，應采取嚴格的保溫養(yǎng)護措施，使混凝土強度得到充分發(fā)展。在混凝土達到臨界強度以前，任一點溫度均不能降至零

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。保溫層厚度應通過計算確定。(2)主動加熱法。在模板內側以蒸汽或電熱線加熱，或在表層混凝土內插入電極，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，在棚內利用電熱風機、蒸汽熱風或火爐加熱，創(chuàng)造人工氣候。六、混凝土的澆筑與養(yǎng)護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，并應符合下列規(guī)定

9、：(1)、混凝土的攤鋪厚度應根據(jù)所用振搗器的作用深度及混凝土的和易性確定。當采用泵送混凝土時，混凝土的攤鋪厚度不宜大于600；當采用非泵送混凝土時，混凝土的攤鋪厚度不宜大于400；重慶大學碩士學位論文4大體積混凝土施工方案和施工技術研究26(2)、分層連續(xù)澆筑或推移式連續(xù)澆筑，其層間的間隔時間應盡量縮短，必須在前層混凝土初凝之前，將其次層混凝土澆筑完畢。層間最長的時間間隔應不大于混凝土的初凝時間，混凝土的初凝時間應通過試驗確定。當層間間隔時間超過混凝土的初凝時間時，層面應按施工縫處理。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時，水平施工縫的處理應符合下列規(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，在澆筑上層混凝土時，應采取接漿措施。3、混凝土的拌制，運輸應符合下列規(guī)定(1)、當炎熱季節(jié)澆筑大體積混凝土時，混凝土攪拌場、站宜對砂、石骨料采取遮陽、降溫措施；(2)、當采用

11、自備攪拌站時，攪拌站應盡量靠近混凝土澆筑地點，以縮短水平運輸距離。(3)、當采用泵送混凝土時，混凝土的運輸宜采用混凝土攪拌運輸車。混凝土攪拌運輸車的數(shù)量應滿足混凝土澆筑的要求。4、在混凝土澆筑過程中，應及時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量，要及時清除混凝土表面的泌水。因為泵送混凝土的水灰比一般比較大，泌水現(xiàn)象也比較嚴重，不及時清除，將會降低結構的混凝土質量。5、在每次澆筑完畢后，應及時進行保溫養(yǎng)護，并應符合下列規(guī)定(1)、保溫養(yǎng)護措施，應使混凝土澆筑塊體的內外溫差及降溫速度滿足溫控指標的要求；(2)、保溫養(yǎng)護的持續(xù)時間，應根據(jù)

12、溫度應力(包括混凝土收縮產生的應力)加以控制、確定，混凝土的養(yǎng)護時間自混凝土澆注開始計算，使用普通硅酸鹽水泥不少于14，使用其它水泥不少于21，炎熱天氣適當延長。養(yǎng)護期內(含撤除保溫層后)；混凝土表面應始終保持溫熱潮濕狀態(tài)(塑料膜內應有凝結水)，對摻有膨脹劑的混凝土尤應富水養(yǎng)護；但氣溫低于5時，不得澆水養(yǎng)護。保溫覆蓋層的拆除應分層逐步進行。保溫養(yǎng)護是大體積混凝土施工的關鍵環(huán)節(jié)。保溫養(yǎng)護的目的主要是降低大混凝土澆筑塊體的內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度，以提高混凝土塊體承受溫度應力時的抗裂能力，達到防止或控制溫度裂縫的目的。同時，在養(yǎng)護過程中保持良好的溫度和防風條

13、件，使混凝土在良好的環(huán)境下養(yǎng)護，施工人員應根據(jù)事先確定的溫控指標的要求，來確定大體積混凝土澆筑后的養(yǎng)護措施?；炷翝仓?6小時內可能在表面上出現(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)可搭設擋風保溫棚，覆蓋層的厚度應根據(jù)溫控指標的要求計算確定。具有保溫性能良好的材料可以用于混凝土的保溫養(yǎng)護中。在大體積混凝土施工時，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)護中。在大體積混凝土保溫養(yǎng)護過程中，應對混凝土塊體的內外溫差和降溫速度進行監(jiān)測，根據(jù)現(xiàn)場實測結果可隨時掌握與溫控施工控制資料有關的資料(內外溫差、最高溫升及降

14、溫速度等)，可根據(jù)這些實測結果調整保溫養(yǎng)護措施以滿足溫控指標的要求。在大體積混凝土養(yǎng)護過程中，不得采用強制、不均勻的降溫措施，否則，易使大體積混凝土產生裂縫。大體積混凝土施工時，主要采用鋼模和木模。無論鋼模、木模在模板拆除后，都應根據(jù)大體積混凝土澆筑塊體內部實際的溫度場情況，按溫控指標的要求采取必要的保溫措施。對標高位于±0.000以下的部位，應及時回填土；±0.000以上部位應及時加以覆蓋，不宜長期暴露在風吹日曬的環(huán)境中。6、大體積混凝土“后澆帶”的設計與施工    在現(xiàn)澆整體式鋼筋混凝土結構中，只在施工期間保留的臨時施工縫，稱為“后澆縫”或

15、“后澆帶”。該施工縫根據(jù)具體條件，保留一定時間后，再進行填充封閉，后澆成連續(xù)整體的無伸縮縫結構。因為這種縫只在施工期間存在，所以是一種特殊的施工縫。但是，又因為它的目的是取消結構中的永久變形縫，與結構的溫度收縮應力和差異沉降有關，所以它又是一種設計中的伸縮縫和沉降縫，一種臨時性的變形縫。它既是施工所致，又是設計所致。后澆帶的設置、施工、目前規(guī)范規(guī)定不很詳細。混凝土結構設計規(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增大，通重慶大學碩士學位論文4大體積混凝土施工方案和施工技術研究28常后澆帶的間距不大于30，澆

16、灌混凝土的間隔時間通常在兩個月以上”。高層建筑箱形與筏形基礎技術規(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構設計與施工規(guī)程JGJ3.91，規(guī)定，“箱形基礎，每隔2040設后澆帶，施工后澆帶在頂板澆筑混凝土14天后進行”。而檢驗標準混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范GB50204.2002，規(guī)定，“后澆帶混凝土澆筑按設計和施工技術方案確定”，后澆帶混凝土的檢驗只被列為一般項目檢驗。由此看出，目前規(guī)范對后澆帶的設置、施工、檢驗沒有給予應有的重視，規(guī)范對施工時間要求出入也較大。根據(jù)后澆帶所起的作用，提出如下建議：后澆帶首先應滿足削減溫度收縮應力的需要，還要盡力與施工

17、縫結合(因為后澆帶的分段可能與施工分段相結合)，為施工創(chuàng)造便利條件。7、后澆縫的設計原則分析     許多實際裂縫出現(xiàn)過程，基本上可分為三個活動期。鋼筋混凝土結構承受的溫差有氣溫、水化熱溫差及生產散發(fā)熱溫差，混凝土入倉后，經過23天可達最高溫度，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1030天降至周圍氣溫，此間大約還要進行15%25%的收縮，地基亦可能出現(xiàn)早期的不均勻沉降，有些結構在這期間出現(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，結構出現(xiàn)裂縫與降溫和收縮有直接關系。施工一年后，如無外界條件變化，一般結構將處于裂縫“穩(wěn)定期”，出現(xiàn)裂縫的幾率很小。如上所述，地下或半地下結構經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。工程實踐說明，一些現(xiàn)澆混凝土結構出現(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，養(yǎng)護較差等情況下，更容易出現(xiàn)“早期裂縫”。結構長度是影響溫度應力的因素之一，并且只在一定范圍內(結構長度較小)對溫度應力影響較為顯著。為了削減溫度應力，取消伸縮縫