浅析地下大体积混凝土裂缝的成因及控制

　　摘要：本文从地下大体积混泥土裂缝产生的原因出发，有针对性的提出了防治和控制地下大体积混泥土裂缝产生的措施，本文的研究对实际工程应用和维护有借鉴意义。
　　关键词：地下工程　大体积混凝土　裂缝　控制
　　中图分类号：TU6　文献标识码：A　文章编号：1672-3791(2012)0l(b)-0070-01
　　随着我国城市化进程的加快以及城市建设飞速发展，城市规模不断扩大，城镇人口急剧膨胀，已经引发了建筑用地紧张、生存空间拥挤、交通阻塞、基础设施落后、生态失衡、环境恶化等城市病。它不仅给人们的生活带来了不良的影响，而且还制约着城市经济与社会的发展，成为我国现代城市可持续发展的障碍。
　　为了解决这些难题，我国已经开始着手对城市地下空间资源的合理利用。我国城市地下空间发展由20世纪90年前的人防工程改建转变到20世纪90年代以“城市可持续发展”为目标的地下空间开发利用的发展上来。然而，由于地下工程所处的环境相当复杂并且具有深基坑，大跨度，防渗漏等特点使得对混泥土结构的裂缝的要求相当严格，因此对混泥土结构的裂缝的研究成为当今地下工程构筑物迫需解决的问题。
　　1　地下混凝土结构裂缝产生的原因
　　由于混凝土是多种材料组成的非均质材料，它具有较高的抗压强度，良好的耐久性，但抗拉强度低，抵抗变形能力差，易出现裂缝；在墙体混凝土浇筑过程中，昼夜会产生温差，由于环境温度的不同，导致混凝土入模温度的不同，使混凝土在硬化过程中温度不同产生了温度应力，同时混凝土内水泥水化释放的水化热引起了混凝土内部的温度变化，也在混凝土内产生了温度应力，此时混凝土在硬化过程中的抗拉强度较低，温度应力将使混凝土产生温度裂缝；此外，在混凝土浇筑过程中，混凝土表面泌水，同时混凝土内多余水分蒸发，导致混凝土内产生收缩拉应力，使混凝土产生收缩变形，由于地下墙体结构一般超长，温度和收缩变形产生的应力将使墙体出现竖向裂缝；另外，骨料和基础的不均匀沉降也是产生裂缝的一个不可忽视的原因。综上分析：认为地下墙体竖向裂缝是由于变形引起的，主要是水泥水化热、气温变化，施工过程中产生的温度变化，混凝土收缩变化等产生。
　　2　控制地下混凝土结构裂缝产生的措施
　　根据地下混凝土结构裂缝产生的原因可以看出，要想有效的控制混凝土裂缝应从两个方面考虑，首先是减少混凝土产生的收缩应力，同时增加混凝土结构抵抗收缩应力的能力，可以采取以下措施。
　　(1)优化混凝土配合比，通过优化配合比选择合理的胶结材料、骨料、外加剂，可以减少混凝土温度和收缩应力产生的裂缝，增强混凝土自身抵抗收缩应力的能力。①选择低水化热的矿渣硅酸盐水泥，这种水泥中熟料较少而活性混合材料较多，由于熟料矿物水化较缓慢，减少了水泥的水化过程中产生的热量，有效抑制了混凝土温度引起的裂缝，在细骨料选用上采用中粗砂。②在试配混凝土时掺加粉煤灰，替代部分水泥，减少水化热(每增加1kg水泥，水化热产生的温度相应上升1℃～2℃)，同时减少混凝土中孔隙，提高混凝土密实性和强度，粉煤灰的掺入改善了混凝土的工作度，减少混凝土的用水量，能使混凝土在泵送过程中减少泌水和离析现象。③大体积混凝土现浇工程多采用商品混凝土泵送技术，粗骨料粒径为5mm～25mm，塌落度较大、水泥用量多，为防止水泥用量多和塌落度大对裂缝产生的不利因素，在混凝土中掺加缓凝减水剂，可在保证混凝土塌落度的情况下降低混凝土的用水量，同时延迟水化热释放得速度，推迟水化热产生的峰值。④在混凝土中掺入UEA膨胀剂，膨胀剂在混凝土的硬化过程中会发生化学变化使混凝土体积产生膨胀，在混凝土内使结构处于受压的自应力，此压应力的产生抵制了混凝土在初始硬化过程中馄凝土内部产生的拉应力，补偿了馄凝土的收缩，增强了混凝土的密实性，避免了裂缝的产生，提高混凝土的抗渗性能。
　　(2)地下混凝土结构一般是一次浇筑，在其水平方向产生的拉应力比较大，在中部拉应力较大的位置易产生竖向的应力裂缝影响建筑物的使用，施工前在地下混凝土中部纵横方向设置两条一米宽的后浇加强带，减少一次浇筑的长度，使混凝土内部产生的拉应力得以缓解，控制裂缝的产生。
　　(3)后浇加强带的施工一般在两侧馄凝土浇筑一段时间后填充封闭，为了保证后浇加强带的施工质量，在后浇带处的钢筋采取全长搭接设置钢板止水带，钢板止水带两侧应分别挂设密孔铁丝网(孔径5mm)并与墙体钢筋固定，铁丝网搭接长度为80mm，铁丝网与止水带之间采用中14钢筋压紧焊牢，并在外侧模板和钢筋之间用木条固定防止混凝土流向后浇带处。
　　(4)后浇带可将地下墙体分区，墙体混凝土浇筑过程采取分段分层浇筑，通过分层振捣循环浇筑使混凝土内水化热能尽快散失，并对已浇筑的混凝土进行二次振捣，使新旧混凝土结合密实。
　　(5)在混凝土硬化过程中加强养护，在混凝土中水泥水化所用的水量仅为总用水量的20％～25％，其余的水分都要被蒸发，水分的蒸发将导致混凝土体积的收缩，可在养护初期控制水分的蒸发，使混凝土处于饱水养护，在达到一定强度后，再使多余的水分蒸发，将控制由于水分蒸发混凝土的收缩产生的应力引起的裂缝，在混凝土施工完模板拆除后应在表面涂刷养护剂进行养护。为了克服温差对裂缝的影响，应在混凝土表面覆盖五彩布进行遮阳，防止阳光直接照射产生温度裂缝。
　　(6)地下墙体拆模后应及时进行外侧防水涂料面层和保护墙的施工，并对施工完的地下墙面及时进行回填土体，对结构起到保温保湿作用，可以有效控制墙体裂缝。
　　(7)改进施工技术。由于钢筋是热的良导体，为避免混凝土内部温度突变而产生裂缝，施工时应加强钢筋周边位置的振捣，同时加强初凝前的抹压和早期养护，提高混凝土的抗拉强度。大体积砼最好选在春秋季施工，以降低入模温度，即使是在夏季施工，最好采取有效措施降低混凝土的温度。施工过程中应对碎石洒水降温，保证存放水泥的地方通风良好，自来水预先放入地下着水池里降温。浇筑混凝土应避免大风大雨天气，也不要让混凝土在太阳下直接暴晒。
　　(8)加强施工现场的技术管理。好的管理往往会产生事半功倍的效果。现场要加强原材料的检验、试验工作。施工中严格按照方案和交底的要求，明确分工，责任到人。加强计量监测工作，定时检查并做好详细记录，认真对待浇筑过程中的每一个细节。在变截面施工前，一定要做好科学的预测，同时在实施过程中，要切实落实施工方案。
　　3　结语
　　大体积混凝土裂缝的产生是工程质量通病，严重影响到工程结构的耐久性。随着建筑工程的发展，地下混凝土结构越来越普遍，对混凝土裂缝的预防、控制是工程施工的关键。大体积混凝土裂缝防治措施的研究将越来越受到人们的重视，相信在相关部门的共同研究下，混凝土裂缝问题将逐渐得到更好的解