热带沙漠气候下混凝土裂缝控制技术

赵凯峰

摘 要：混凝土裂缝是混凝土工程中普遍受关注而又十分棘手的质量通病。本工程位于吉布提，属于热带沙漠气候，根据气候特点，项目从混凝土构件设计、原材料、配合比、施工工艺等方面进行改进，采取有效措施，确保结构混凝土裂缝符合质量要求。

关键词：混凝土；裂缝；控制

1 工程情况简介

吉布提某项目，位于非洲东海岸，属于热带沙漠气候，终年炎热少雨，4月至10月为热季，日平均气温37℃，最高气温达45℃以上，具有太阳直晒温度高、紫外线强、昼夜温差大等特点。我司承建的建筑工程地下通道混凝土结构设计总长180m，净高4.5m，净宽7m，墙体厚度40cm，属超长混凝土结构。在正式施工之前，项目部十分重视，组织技术攻关小组，通过多次试验，从容易引起混凝土结构裂缝的各个层面出发，逐一排查，认真总结，找到了一套可以在热带沙漠气候下较好地控制混凝土裂缝的方法。该地下通道平面示意图如图1所示。

2 混凝土产生裂缝原因

2.1 原材料

不同种类地水泥，其水化反应热相差很大，相应的混凝土干缩变化也很大。同时，粗细骨料的含泥量、针片状含量、颗粒级配、各种外加剂和掺合料的使用等等均会对混凝土裂缝的产生起到不同的作用。

2.2 混凝土的拌合

混凝土搅拌时间过短或者过长，导致拌合不均匀或者发生离析乃至泌水现象。配合比的选用不当，水泥选用不当，水泥用量过大，或者水灰比过大，砂率选择不当、外加剂掺量不当等均会在不同程度上导致混凝土裂缝的产生。

2.3 混凝土的运输

由于运距过长或者长时间等待，混凝土水化反应导致入模温度过高。浇筑前混凝土塌落度过小，人为加水，造成水灰比过大。

2.4 混凝土的浇筑

混凝土浇筑过程中的施工工艺，是裂缝产生的重要原因。浇筑时，需要根据构件类型、钢筋布置情况等合理确定施工方法。浇筑速度过快、振捣方式不恰当、振捣不足、过度振捣、过度抹平等。

2.5 混凝土的养护

养护是混凝土施工中非常重要的阶段，养护条件对裂缝的产生起到了重要的作用，施工中应尽量使混凝土构件接近标准养护条件。

2.6 其他

此外，混凝土构件结构尺寸过大（大体积混凝土）、混凝土内外温差过大、外界荷载干扰、钢筋保护层过大或者过小、模板刚度不够，过早拆模或拆模不当等等，均会在不同程度上造成混凝土裂缝的产生。

3 裂缝控制措施

项目根据在吉布提的土建施工经验，采取有效的措施，将裂缝的数量及有害程度控制在允许的范围内（要求宽度≤0.2mm）。

3.1 结构设计的要求

根据《混凝土结构设计规范》规定，挡土墙、地下室墙壁等类结构伸缩缝最大间距在20m～30m，高温下的施工，应该根据实际情况减小这一数值。在高温下施工，挡土墙、地下室墙壁等结构伸缩缝的间距设置不宜超过15m，本项目根据经验，采用10m为一个施工段。

地下墙体结构设计时应重视构造配筋配置的重要性，在构件中配置构造钢筋可以有效控制裂缝的宽度并限制其发展，通过减小裂缝间距，使裂缝宽度能够控制在可以接受的范围内。同样的配筋率，采用小直径、小间距的构造配筋能够对混凝土裂缝起到很好的抑制作用。为增强侧墙混凝土结构的抗裂能力，本项目在侧墙内两侧增设Φ6@100双层双向抗裂构造钢筋。

3.2 原材料及配合比要求

3.2.1 原材料选取

根据混凝土结构要求，选择合适的水泥品种，选用级配优良的砂石等原材料。重视外加剂的使用，通过不同的试验，选择合适的外加剂掺量，以达到降低水泥用量、降低水化热、改善混凝土工作性能的作用。

3.2.2 原材料降温

在搅拌站的砂子、碎石、水泥等原材料上方搭设遮阳棚，以避免其遭到日光暴晒而温度大幅度提高。在混凝土拌制前一小时对砂、碎石等原材料人工降温，向料堆洒水，通过水分蒸发以降低原材料的自身温度，确保原材料在拌合前处于较低温度，进而降低混凝土的出厂温度。

3.2.3 加入聚丙烯腈抗裂纤维。

因混凝土中本身存在很多微裂纹，在外加应力下（例如因温差产生的温度应力，失水收缩产出的收缩应力等），微裂纹进一步扩展，从而产生裂缝。在混凝土中掺入纤维后，纤维交联形成网状结构，这种结构会吸收部分断裂能，降低了应力集中程度，提高材料的断裂韧性，达到抗裂效果。

3.3 施工要求

（1） 混凝土浇筑尽量选择在气温较低的晚间进行。同时根据浇筑速度，合理安排罐车数量，减少混凝土的等待时间，以降低混凝土入模温度。施工之前，对模板、钢筋等进行淋水，以达到人工降温的目的。混凝土浇筑时，采用台阶法，按一定厚度、次序、方向、分层进行，保证浇筑层面平整，浇筑厚度控制在50cm以内，内外侧墙板一齐浇筑，交替上升，墙身完成后，再进行顶板浇筑。

（2）混凝土浇筑应先平仓后振捣，严禁以振捣代替平仓。振捣时间以混凝土粗骨料不再显著下沉，并开始泛浆为准，将混凝土内的气泡振捣出，避免振捣时间太短或过长，造成欠振、漏振及过振，振捣时应快进慢出，振捣棒孔自动闭合为宜。振捣点排列有序，间距控制在有效振捣半径1.5倍内。上层混凝土振捣时振捣棒应插入下层混凝土5cm左右，不应过深，以免造成下层混凝土的过振。避免振捣棒故意触碰钢筋和模板，上一层混凝土浇筑时间控制在下一层混凝土初凝之前，以防出现冷缝。

（3）浇筑完的混凝土初凝后，尽快用土工布遮盖避免失水，并立即进行洒水养护保持混凝土表面湿润，并且保证连续养护14d。侧墙墙体3d后松模约3-5mm，顶部设喷淋管，养护7d后方可拆模。在通道端部用土工布封闭，尽可能防止干燥空气流入，以防通道内湿度降低加剧混凝土表面水分蒸发产生裂缝。

（4）安排专人对浇筑完成的墙体进行养护，确保24小时全保湿。同时，在此期间杜绝爆破施工、回填作业等能够对混凝土凝固造成不利影响的因素。

4 结论

本施工方法应用于吉布提热带沙漠气候地区，能够有效控制在高温施工中混凝土裂缝的产生和扩展，增加混凝土结构的耐久性。充分地利用了当地现有材料，避免从国内或第三国采购矿渣水泥等低热型水泥及粉煤灰等原材而导致施工成本的增加。

参考文献：

[1] GB 50010—2010.混凝土结构设计规范[S].

[2] 陳肇元，崔京浩，朱金铨等.钢筋混凝土裂缝机理与控制措施[J].工程力学，2006.