混凝土结构工程施工裂缝控制实例分析

李文静 (六安市住房建设信息中心，安徽 六安 237000）

1 工程基本情况

某酒店主体深坑建筑位于采石遗留的山体深坑当中，该坑大体呈椭圆形，约按80°坡角呈现上宽下窄状态，最低位置离地表超过70m。建筑完全附建在深坑中的边坡上，建筑主体约74m高。选择2点支撑体系作为支座：坑内建筑主体坐落在坑底基岩上，选择分块箱形基础，坑口岩石基础由岩石预应力锚索与基础梁组成，在坑顶以跨越钢桁架做支承，作为竖向约束与水平约束。坑口部位约255m长的基础梁，3.2m宽，2.25m高，设置在坑顶崖壁边4.800m绝对标高处，设在梁底的抗剪键规格为800mm×250mm，梁内设置预应力锚索89根，基础梁选择“跳仓法”展开施工。

2 裂缝控制

2.1 材料优化

为了控制大体积混凝土构件中的结构裂缝，可以在不影响混凝土抗压强度的前提下，以适当的掺和料，与部分水泥做替换，以减少水化热。本工程选择中低热的42.5级硅酸盐水泥。因水泥单掺矿渣后，保水性会变差、而且收缩程度严重，而若是单掺粉煤灰，混凝土的早期强度会变差，因此同时按30%的占比掺入S95级矿渣微粉，按48%的占比掺入Ⅱ级粉煤灰，加大混凝土的密实度、强化其早期强度、改善其和易性。外加剂选择的是聚羧酸型高效泵送剂，成功地将坍落度控制在标准范围内。经验证，粗骨料选择碎石可以比用卵石时的抗拉强度增加10%～25%，故选择连续级配碎石要求粒径5mm～25mm，细骨料选择的是中砂。因混凝土主要是水泥石与粗骨料黏结处易受拉破坏，需要靠含泥量调节二者黏结强度。应控制粗骨料含泥量在0.5%内，控制细骨料含泥量在1.5%内。每立方米的C40 P6混凝土中，质量配比为:碎石∶水∶水泥∶中砂∶粉煤灰∶矿渣微粉∶外加剂=1078∶689∶230∶168∶110∶70∶4.1。

2.2 深化设计

大体积混凝土构件内，可以通过配置细密温度钢筋的方式，分散应力，强化结构的整体抗裂性。在与项目设计方会审期间，明确增设温度筋的位置与型号。本次增设位置在梁底突出部位及中心高温处；温度筋型号分别为16@150和20@250(具体布设情况，见图1所示)。

图1 基础梁中的温度配筋

采用自粘贴双面聚合物改性沥青聚酯胎厚1.5mm防水卷材，布置2道在基础垫层与大梁间，降低大体积混凝土出现水化热反应时所受到的垫层约束。

2.3 强化养护

混凝土的后期养护，需要注意两方面，一是湿度，二是温度。通过喷水喷雾，可以避免混凝土表面由于剧烈失水出现干缩裂缝，这就是保湿养护；而对于大体积混凝土而言，其裂缝控制中最关键的环节就是保温养护。在升温过程中，表层混凝土散热比较容易，而内部产生的水化热却散发不出来，温升比较显著，表层与内里由此产生的温差会让混凝土整体出现不均匀的受热膨胀现象，内部出现压应力，外部出现拉应力，当抗拉强度不足以抵抗此时的拉应力时，混凝土表面就会产生裂缝；混凝土在降温过程中逐渐冷缩，因弹性模量此时增长很快却要受限于基底，一旦降温太快，会在混凝土内部生成巨大拉应力，等抗拉强度不足以抵抗生成的拉应力时，便会出现将全截面贯穿的结构性裂缝，为建筑物带来巨大危害。浇混凝土施工完毕后，及时采取养护措施，包括覆盖保温材料、晚拆模板等，控制混凝土表面的降温速率，不使里表产生巨大温差，可杜绝以上裂缝的产生。本工程选择能够良好保温的木质模板厚18mm，并于模板外盖上一层塑料薄膜。浇混凝土施工后的12h内，通过浇水方式对裸露面保湿，并以塑料薄膜进行覆盖，再铺设草垫实施全封闭式的养护。采取模板晚拆方式，做好为期14d的养护，养护期间以洒水方式让薄膜下侧始终保持湿润。

3 温度的实时监测与测温结果分析

3.1 温度监测

本选择分析的温度监控部位在大梁的1，2仓，2组测点按10m间隔设置在仓体中部，每组测点(见图2)中的点位有8个。选择HYPY-Ⅲ型无线测温传输系统作为测温设备，测温元件接头固定在结构钢筋上面，为了与金属体保持绝热状态，需要外套PVC管。要求在浇筑后第一时间展开监测，监测内容有：大气温度、混凝土入模温度、内部温度与外表温度，相关数据需要每5min即记录1次。

图2 1879号测位侧立面测点布置

3.2 测温结果分析

取1仓1879号测点数据展开分析。浇混凝土于夜间完成施工，控制入模温度，使其保持在26℃上下。水化热从第2天起持续积聚，中心温度大幅快速上升，第4天温度就达到峰值79.5℃，并持续大约6h。升温过程中内里与外表之间的温差最大为27℃，没有超出《大体积混凝土施工规范》（GB50496—2009）中的规定，从1879号测点得到的实测温度情况看，保温措施取得的效果较良好。降温期间，表面每天的降温量均值为2.01℃，而混凝土中心处每天的降温量均值为3.29℃，混凝土底层每天的降温量几乎不受外界影响，均值为1.19℃。14d养护期结束后，各项保温措施去掉，在阳光直晒下，表层温度会出现波动，而混凝土中心处的温度也会有所升高，不过很快就趋于平稳。测温结果显示，中心处每天的降温量高于标准规定的2.0℃，但因按照“跳仓法”展开施工，收缩应力中的大部分在浇筑前期就被释放出去了，再加上薄弱处已经增配了适量的温度筋、基底约束也减少了，因此整条基础梁未见有害裂缝，表面裂缝也被控制得很好。

4 结语

综上所述，浇混凝土施工后的2周内，温度起伏明显，峰值出现于第4d。可参照工期需要将跳仓间隔时间适当延长，彻底将温度收缩应力释放出来。选择中低热水泥，将掺和料用量加大，完善配合比，从源头上把水泥水化热控制好。若是入模温度过高，不但温升峰值会变大，水泥水化也会加快，故需要将入模温度把控好，把温升速率降低，让峰值变小。实践证明，这种“跳仓法”技术当中的综合措施，在控制大体积混凝土裂缝方面的效果十分可观。