戴家興
(深圳市給排水工程建設指揮部)

　　近幾年來，深圳市梅林水廠清水池、送水泵房，大沖轉輸泵站的集水池，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)，因此在實際施工的監理過程中，混凝土裂縫控制成為首要問題。

1 產生裂縫的原因

　　據國內外的調查資料表明，鋼筋混凝土構筑物裂縫產生的原因中，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，出現泌水現象，這種沉落現象直到混凝土硬化時才停止。鋼筋、預埋件及大的粗骨料會阻礙骨料的自由沉落使之分離，使混凝土塑性階段出現裂縫。另外，混凝土處于塑性階段時，因地基沉陷、模板吸水膨脹、變形或松動亦會引起裂縫。
　　②塑性收縮裂縫：混凝土表面的塑性收縮縫一般出現在混凝土表面水消失的時候。這種裂縫主要是混凝土固化時游離水的蒸發所致，而蒸發速度決定于混凝土表面的空氣、溫度、風速、相對濕度和混凝土自身的表面濕度。
　　③花紋狀裂縫：混凝土出現六角形花紋裂縫是由于不正確的表面抹平及養護方式所造成的，過分的刮抹是出現裂縫的主要原因。
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。此外骨料本身質量、砂漿和骨料聯結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是不同的，在新灌注的混凝土中不斷產生熱量，形成一定時間的內部溫度高、外表面溫度低的現象，在混凝土處于低齡期時更是如此，這時由于溫度變化混凝土收縮更明顯。
　　混凝土堿骨料反應(某種骨料如蛋白石與高堿水泥中的堿化合物化學反應)的產物比原有化合物體積增大，從而使混凝土內部出現膨脹，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
　　①施工中骨料含泥量、石粉含量較多，粗細骨料級配不合理，加大了混凝土收縮量。因此，現行規范規定(對C30以下混凝土)粗骨料含泥量＜2%，細骨料含泥量＜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%，同時混凝土產生離析現象，從而降低混凝土的強度，導致混凝土截面上應力分布不均勻，使混凝土產生裂縫。
　　③模板澆水不夠或混凝土養護時澆水不夠容易產生裂縫。應采用濕透的木膜，模板拆除后潮濕養護，防止曝曬。
　　④地基不均勻沉降或施工荷載超載易使混凝土產生裂縫，混凝土的實際標號達不到設計要求或混凝土保護層過薄、外加劑使用不當等也會引起混凝土裂縫。

2 避免裂縫的控制措施

2.1 設置“ 后澆帶 ”
　　梅林水廠送水泵房工程底板長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個月內完成大部分，設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，將結構人為分段，分段處預留1 m左右寬度的空段，并貫通地下、地上整個結構，但該部位鋼筋連續不斷。90～180 d后，在空段處澆筑膨脹混凝土，對兩邊混凝土進行擠壓。泵房施工中在底板中間段取了一個空段，待底板澆筑完成6個月后，再對此空段澆筑C30高強混凝土，從而解決了混凝土收縮開裂的問題。在梅林水廠二期5 000m³清水池施工中同樣設置了混凝土后澆帶，閉水試驗一次成功，未發現異常。
2.2 采用補償收縮混凝土　
　　近年來，補償收縮混凝土的出現使結構承重與防水合二為一，達到永久性結構自防水，從而取代了采用后澆帶的傳統施工方法。
　　由于混凝土硬化過程中水化熱是導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，相應水化熱就高，反之則低。因此補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，使升溫延長，降低水化熱峰值，最終避免裂縫的出現。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補償混凝土，取得良好效果。VEA補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補償收縮混凝土，在限制條件下，VEA產生的膨脹能轉變為0.2～0.7 MPa的預壓應力儲存于結構中。這一預壓應力可抵消結構產生的拉應力，從而防止或減少收縮裂縫的出現。根據這一原理，VEA補償收縮混凝土能完全補償混凝土的干縮，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，混凝土標號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。
　　計算混凝土內外溫度：
　　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--混凝土密實度

　　T max=360×355/0.92×2400=54.62℃

　　大體積混凝土最高溫度皆發生在澆筑第三天。

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

　　若To按20 ℃計算，T_h=56.87 ℃
　　由于混凝土澆筑后第三天表面溫度能達到25 ℃，因此,ΔT=T_h-25=31.87 ℃＞25 ℃(規范要求中心溫度與表面溫度之差<25 ℃)，可見會出現裂縫。
　　在施工中采用VEA混凝土作結構自防水，內摻12%VEA，降低水泥用量，從而降低水化熱峰值。混凝土連續采用泵送，澆筑完成后沒有采用后澆帶，減小了分縫處理工作帶來的麻煩，大大縮短了工期，有效地避免了裂縫的產生。
2.3 其他防止混凝土裂縫的措施
　　①在選料、級配、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量。
　　②選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，嚴格控制水泥超量。為避免外界氣候的影響，澆筑混凝土時環境溫度宜<35 ℃。?
　　③改進攪拌及振搗工藝，合理設置振搗位置、間距及振動器振搗能量，確定合適的振搗次序和振搗時間，重視插入式振動棒附著式振動器的合理配合，混凝土表面要用平板振動器壓平抹光，充分保證混凝土的密實度，同時要防止混凝土離析。?
　　④充分濕透模板，嚴格控制拆模時間。由于模板對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變，因此模板對早期有良好的保護作用，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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