戴家興
(深圳市給排水工程建設(shè)指揮部)

　　近幾年來(lái)，深圳市梅林水廠清水池、送水泵房，大沖轉(zhuǎn)輸泵站的集水池，濱河污水處理廠的氧化溝以及羅芳污水處理廠“B”段曝氣池等構(gòu)筑物的混凝土澆筑量都在5 000m³以上，且防滲要求特別高(混凝土為S6～S8)，因此在實(shí)際施工的監(jiān)理過(guò)程中，混凝土裂縫控制成為首要問(wèn)題。

1 產(chǎn)生裂縫的原因

　　據(jù)國(guó)內(nèi)外的調(diào)查資料表明，鋼筋混凝土構(gòu)筑物裂縫產(chǎn)生的原因中，屬于荷載引起的約占20%，屬于變形(溫度、收縮、膨脹、不均勻沉降等)引起的約占80%，其中混凝土收縮占主導(dǎo)地位。
混凝土的體積收縮，最主要和最常見的是干縮和冷縮，前者為混凝土硬化前的裂縫，后者是混凝土硬化后的裂縫。
1.1 混凝土硬化前(塑性階段)的裂縫)
　　①混凝土骨料沉落引起的裂縫：混凝土澆筑后，粗骨料開紿沉落，擠去了水分及空氣，出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，這種沉落現(xiàn)象直到混凝土硬化時(shí)才停止。鋼筋、預(yù)埋件及大的粗骨料會(huì)阻礙骨料的自由沉落使之分離，使混凝土塑性階段出現(xiàn)裂縫。另外，混凝土處于塑性階段時(shí)，因地基沉陷、模板吸水膨脹、變形或松動(dòng)亦會(huì)引起裂縫。
　　②塑性收縮裂縫：混凝土表面的塑性收縮縫一般出現(xiàn)在混凝土表面水消失的時(shí)候。這種裂縫主要是混凝土固化時(shí)游離水的蒸發(fā)所致，而蒸發(fā)速度決定于混凝土表面的空氣、溫度、風(fēng)速、相對(duì)濕度和混凝土自身的表面濕度。
　　③花紋狀裂縫：混凝土出現(xiàn)六角形花紋裂縫是由于不正確的表面抹平及養(yǎng)護(hù)方式所造成的，過(guò)分的刮抹是出現(xiàn)裂縫的主要原因。
1.2 混凝土硬化后的裂縫
　　混凝土硬化后，在干燥條件下的收縮率為0.05%?，拌合水量用得多，混凝土的收縮更大。此外骨料本身質(zhì)量、砂漿和骨料聯(lián)結(jié)等的不同也影響混凝土的收縮。
　　在混凝土中，水化熱所引起的溫度升高在各點(diǎn)是不同的，在新灌注的混凝土中不斷產(chǎn)生熱量，形成一定時(shí)間的內(nèi)部溫度高、外表面溫度低的現(xiàn)象，在混凝土處于低齡期時(shí)更是如此，這時(shí)由于溫度變化混凝土收縮更明顯。
　　混凝土堿骨料反應(yīng)(某種骨料如蛋白石與高堿水泥中的堿化合物化學(xué)反應(yīng))的產(chǎn)物比原有化合物體積增大，從而使混凝土內(nèi)部出現(xiàn)膨脹，外部因干燥而開裂，形成一種特殊的開裂形式。
1.3 其他原因造成的裂縫
　?、偈┕ぶ泄橇虾嗔俊⑹酆枯^多，粗細(xì)骨料級(jí)配不合理，加大了混凝土收縮量。因此，現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定(對(duì)C30以下混凝土)粗骨料含泥量＜2%，細(xì)骨料含泥量＜3%。
　　②水灰比偏大，混凝土單位用量每增加1%，其干縮增加2%～3%，同時(shí)混凝土產(chǎn)生離析現(xiàn)象，從而降低混凝土的強(qiáng)度，導(dǎo)致混凝土截面上應(yīng)力分布不均勻，使混凝土產(chǎn)生裂縫。
　?、勰０鍧菜粔蚧蚧炷琉B(yǎng)護(hù)時(shí)澆水不夠容易產(chǎn)生裂縫。應(yīng)采用濕透的木膜，模板拆除后潮濕養(yǎng)護(hù)，防止曝曬。
　?、艿鼗痪鶆虺两祷蚴┕ず奢d超載易使混凝土產(chǎn)生裂縫，混凝土的實(shí)際標(biāo)號(hào)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求或混凝土保護(hù)層過(guò)薄、外加劑使用不當(dāng)?shù)纫矔?huì)引起混凝土裂縫。

2 避免裂縫的控制措施

2.1 設(shè)置“ 后澆帶 ”
　　梅林水廠送水泵房工程底板長(zhǎng)66.60m，寬21.20 m，厚度0.8～1.2 m，埋深7.8 m，混凝土采用C25S8，總體混凝土澆筑量為9730.69 m³。由于混凝土干縮一般在3～6個(gè)月內(nèi)完成大部分，設(shè)置后澆帶的做法是在存在大量混凝土干縮和冷縮的施工前期，將結(jié)構(gòu)人為分段，分段處預(yù)留1 m左右寬度的空段，并貫通地下、地上整個(gè)結(jié)構(gòu)，但該部位鋼筋連續(xù)不斷。90～180 d后，在空段處澆筑膨脹混凝土，對(duì)兩邊混凝土進(jìn)行擠壓。泵房施工中在底板中間段取了一個(gè)空段，待底板澆筑完成6個(gè)月后，再對(duì)此空段澆筑C30高強(qiáng)混凝土，從而解決了混凝土收縮開裂的問(wèn)題。在梅林水廠二期5 000m³清水池施工中同樣設(shè)置了混凝土后澆帶，閉水試驗(yàn)一次成功，未發(fā)現(xiàn)異常。
2.2 采用補(bǔ)償收縮混凝土　
　　近年來(lái)，補(bǔ)償收縮混凝土的出現(xiàn)使結(jié)構(gòu)承重與防水合二為一，達(dá)到永久性結(jié)構(gòu)自防水，從而取代了采用后澆帶的傳統(tǒng)施工方法。
　　由于混凝土硬化過(guò)程中水化熱是導(dǎo)致混凝土開裂的主要原因，而水化熱高的原因又取決于水泥用量大小，水泥用量大，相應(yīng)水化熱就高，反之則低。因此補(bǔ)償收縮混凝土是在混凝土中摻入膨脹劑(主要含量為鋁酸鈣)10%～12%取代水泥，降低水泥用量，推遲水化熱峰值的出現(xiàn)，使升溫延長(zhǎng)，降低水化熱峰值，最終避免裂縫的出現(xiàn)。在施工中，常采用的膨脹劑為VEA、AEA、SP--1、EP--7。
　　深圳市羅芳污水處理廠“B”段曝氣池工程中采用VEA補(bǔ)償混凝土，取得良好效果。VEA補(bǔ)償收縮混凝土的抗裂原理就是在水泥中摻入10%～12%的VEA制成VEA補(bǔ)償收縮混凝土，在限制條件下，VEA產(chǎn)生的膨脹能轉(zhuǎn)變?yōu)?.2～0.7 MPa的預(yù)壓應(yīng)力儲(chǔ)存于結(jié)構(gòu)中。這一預(yù)壓應(yīng)力可抵消結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的拉應(yīng)力，從而防止或減少收縮裂縫的出現(xiàn)。根據(jù)這一原理，VEA補(bǔ)償收縮混凝土能完全補(bǔ)償混凝土的干縮，并且能使混凝土在中期獲得微弱膨脹，以補(bǔ)償混凝土的冷縮。
　　羅芳污水處理廠“B”段曝氣池工程為一鋼筋混凝土池體，底板長(zhǎng)71.00 m，寬2×38.20 m，底板厚850 mm，墻厚500 mm，墻高7.85 m，混凝土標(biāo)號(hào)C25S8，425^#礦渣水泥，齡期28d，水化熱為335 J/g，水泥單方用量360 kg/m³，水灰比0.50，混凝土澆筑量9000 m³。
　　計(jì)算混凝土內(nèi)外溫度：
　　T=WQ/(C·r)
　　式中　T--混凝土絕熱升溫
　　　　　W--每m³的水泥用量
　　　　　Q--單位水泥28 d累積水化熱
　　　　　C--混凝土的比熱
　　　　　r--混凝土密實(shí)度

　　T max=360×355/0.92×2400=54.62℃

　　大體積混凝土最高溫度皆發(fā)生在澆筑第三天。

　　T_h=T_t+T_o式中　　T_h--混凝土澆筑內(nèi)部的最高溫度
　　　　　　T_t－混凝土實(shí)際內(nèi)部最高溫度，一般為0.675T_max
　　　　　　To--混凝土的入模溫度

　　若To按20 ℃計(jì)算，T_h=56.87 ℃
　　由于混凝土澆筑后第三天表面溫度能達(dá)到25 ℃，因此,ΔT=T_h-25=31.87 ℃＞25 ℃(規(guī)范要求中心溫度與表面溫度之差<25 ℃)，可見會(huì)出現(xiàn)裂縫。
　　在施工中采用VEA混凝土作結(jié)構(gòu)自防水，內(nèi)摻12%VEA，降低水泥用量，從而降低水化熱峰值?；炷吝B續(xù)采用泵送，澆筑完成后沒(méi)有采用后澆帶，減小了分縫處理工作帶來(lái)的麻煩，大大縮短了工期，有效地避免了裂縫的產(chǎn)生。
2.3 其他防止混凝土裂縫的措施
　?、僭谶x料、級(jí)配、配合比、施工操作等方面，建立一套完整的施工工藝流程，保證混凝土的施工質(zhì)量。
　?、谶x擇合適的配合比和混凝土坍落度，控制單位體積用量，盡量減少單位用水量，使水灰比偏小，嚴(yán)格控制水泥超量。為避免外界氣候的影響，澆筑混凝土?xí)r環(huán)境溫度宜<35 ℃。?
　　③改進(jìn)攪拌及振搗工藝，合理設(shè)置振搗位置、間距及振動(dòng)器振搗能量，確定合適的振搗次序和振搗時(shí)間，重視插入式振動(dòng)棒附著式振動(dòng)器的合理配合，混凝土表面要用平板振動(dòng)器壓平抹光，充分保證混凝土的密實(shí)度，同時(shí)要防止混凝土離析。?
　?、艹浞譂裢改０?，嚴(yán)格控制拆模時(shí)間。由于模板對(duì)混凝土表面有良好的保溫、保濕作用，并能約束混凝土表面的部分應(yīng)變，因此模板對(duì)早期有良好的保護(hù)作用，為防止混凝土的裂縫，宜待水化熱溫差降至15℃以下并選擇合適的氣候條件拆模。?

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