一、前言
工程建筑的大體性、多樣性和復(fù)雜性導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)施工后存在各種各樣質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生，混凝土裂縫的發(fā)生造成嚴(yán)重質(zhì)量問(wèn)題的同時(shí)，也影響了工程的使用性能，混凝土裂縫的控制是目前工程建筑學(xué)術(shù)領(lǐng)域研究的重要課題之一，而裂縫控制更是大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中質(zhì)量控制的關(guān)鍵因素。經(jīng)過(guò)多年現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)的積累及探索，近期采用大體積混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)縫設(shè)計(jì)施工技術(shù)對(duì)控制大體積混凝土開裂收效顯著。
二、大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因分析
混凝土初凝過(guò)程中水化熱所產(chǎn)生的溫度變化和混凝土收縮的共同作用產(chǎn)生溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力是大體積混凝土結(jié)構(gòu)開裂的主要因素,混凝土“內(nèi)熱外冷”極易產(chǎn)生裂縫。
混凝土硬化過(guò)程中收縮產(chǎn)生裂縫也是大體積混凝土開裂的主要因素，經(jīng)過(guò)實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)發(fā)現(xiàn) ，在設(shè)計(jì)配合比中時(shí)，混凝土中的用水量和水泥用量越高，該種配合比的混凝土的收縮就越大；
在施工組織時(shí)或混凝土拌合站，采購(gòu)的水泥成分不符合要求或水泥安定性不合格是大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的常見(jiàn)因素；
施工隊(duì)伍專業(yè)化程度不夠，施工作業(yè)程序不規(guī)范、施工技術(shù)措施不適當(dāng)?shù)仁谴篌w積混凝土開裂的經(jīng)常發(fā)生的主要原因這一；
大體積混凝土施工特點(diǎn)方面的原因：大體積混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋密、由于體積過(guò)大，混凝土一次澆注量大、施工時(shí)間長(zhǎng)、施工工藝要求高、受環(huán)境影響大，工程實(shí)踐證明，大體積混凝土施工難度比較大，混凝土產(chǎn)生裂縫的機(jī)率較多。
基礎(chǔ)沉陷或不均勻沉降產(chǎn)生裂縫：沉陷裂縫的產(chǎn)生是由于結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不勻、松軟，或回填土不實(shí)或浸水而造成不均勻沉降所致，或者因?yàn)槟０鍎偠炔蛔?，模板支撐間距過(guò)大或支撐底部松動(dòng)等導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)沉陷裂縫，特別是在冬季，模板支撐在凍土上，凍土化凍后產(chǎn)生不均勻沉降，致使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。
三、無(wú)縫施工方案設(shè)計(jì)過(guò)程 (以大體積地下室混凝土底板、墻板、頂板施工為例)
大體積混凝土無(wú)縫施工設(shè)計(jì)原理：
目前大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工無(wú)縫設(shè)計(jì)是以摻加ZY膨脹劑的補(bǔ)償收縮混凝土為基本材料，以設(shè)置加強(qiáng)帶取代后澆帶，達(dá)到連續(xù)澆筑超長(zhǎng)大體積混凝土結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)；
根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)縫設(shè)計(jì)的要求，在施工方案設(shè)計(jì)時(shí)，將地下室混凝土底板、墻板及頂板進(jìn)行分塊設(shè)計(jì)以形成多個(gè)施工澆筑的單元，每個(gè)施工塊中均設(shè)置有加強(qiáng)帶?；炷翂Π?、頂板的分塊與底板的分塊相對(duì)應(yīng)設(shè)置后澆帶和加強(qiáng)帶；
膨脹加強(qiáng)帶寬設(shè)置要根據(jù)擬澆注的大體積混凝土的實(shí)際工程特點(diǎn)合理設(shè)置，邊緣每側(cè)設(shè)密孔鐵絲網(wǎng)并用鋼筋加固定位，以防止加強(qiáng)帶外混凝土流入加強(qiáng)帶內(nèi)；
大體積混凝土澆筑施工時(shí)應(yīng)先澆帶外混凝土，當(dāng)施工澆注到加強(qiáng)帶時(shí)改用摻量ZY膨脹劑混凝土施工?？紤]到外加劑膨脹作用會(huì)使混凝土強(qiáng)度降低，所以應(yīng)該對(duì)膨脹加強(qiáng)帶的混凝土強(qiáng)度等級(jí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶岣撸⒓哟笈蛎泟┯昧?，用這樣的方法循環(huán)施工達(dá)到超長(zhǎng)無(wú)縫結(jié)構(gòu)混凝土的目的；
補(bǔ)償收縮混凝土設(shè)計(jì)。根據(jù)《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定進(jìn)行對(duì)摻加ZY的試件的限制膨脹率進(jìn)行試驗(yàn)，設(shè)計(jì)并驗(yàn)證補(bǔ)償收縮混凝土試件的微膨脹性。
大體積混凝土配合比的設(shè)計(jì)。水泥采用優(yōu)質(zhì)的42.5Mpa普通硅酸鹽水泥；
細(xì)骨料選用中砂，細(xì)度模數(shù)Mx=2.6～2.8，表現(xiàn)密度2.64克/立方厘米，松散密度1410千克/立方米，緊密密度1550千克/立方米，含泥量≤3%。粗骨料為碎石，粒徑為5～31.5mm 連續(xù)級(jí)配，壓碎指標(biāo)8%～9.8%，含泥量≤3%。膨脹劑選用行業(yè)內(nèi)知名公司生產(chǎn)的性能穩(wěn)定的ZY膨脹劑。 減水劑選用大中廠家生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)Ⅱ級(jí)粉煤灰。
混凝土配合比設(shè)計(jì)需要保證混凝土的泵送性能，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，管道出口處塌落度滿在140—160mm之間，試塊強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。
大體積混凝土實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)。根據(jù)多個(gè)項(xiàng)目的施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，考慮混凝土在輸送管道中的塌落度損失，塌落度值設(shè)計(jì)值為200-220mm，輸送管道出口塌落度實(shí)際值為140-160mm，試配的每立方米混凝土材料用量如下表：（以C30、C40為例，單位為KG）
強(qiáng)度等級(jí) 水灰比 水泥 水 砂 碎石 粉煤灰 泵送劑
C30 0.49 285 173 743 1105 75 5.05
C40 0.39 377 165 685 1101 51 5.13
3.3.6.2大體積混凝土施工配合根據(jù)3.3.6.1調(diào)整如下
強(qiáng)度等級(jí) 水灰比 水泥 水 砂 碎石 粉煤灰 泵送劑
C30 0.47 290 172 741 1114 75 5.30
C40 0.38 383 162 681 1107 43 5.89
四、 施工方案及控制措施
?。ㄒ唬┖髶缴倭繙p水劑的預(yù)備措施
如混凝土澆筑施工在高溫季節(jié)，易造成混凝土坍落度損失加大，或者由于混凝土運(yùn)輸途中延時(shí)等問(wèn)題，使?jié)矒v速度減緩，延誤了混凝土的入模時(shí)間，致使不能滿足泵送要求，此時(shí)應(yīng)嚴(yán)禁加入生水，而應(yīng)采取二次摻少量的FDN2I減水劑的后摻法，補(bǔ)償和恢復(fù)混凝土的坍落度損失。在配合比中FDN2I減水劑量為0.8%，一般該減水劑的摻量最高為1%，在后摻減水劑時(shí)只考慮在0.2%以內(nèi)。凡后摻減水劑的運(yùn)輸車應(yīng)快速攪拌40轉(zhuǎn)以上。
?。ǘ┑叵率覊w混凝土配合比及澆筑的措施
墻板混凝土配合比設(shè)計(jì)試配時(shí)，采取降低水灰比的措施以減小混凝土的收縮。底板與墻板同為C30P12，而底板的水灰比為0.47。而墻板的水灰比為0.41，混凝土的坍落度指標(biāo)底板為18～20厘米，墻板坍落度指標(biāo)控制在14～16厘米。
混凝土澆筑階段，采用二次振搗的工藝，即在混凝土初凝前進(jìn)行二次振搗。避免混凝土因沉降收縮而引起裂縫。
?。ㄈ┑叵率翼敯宓幕炷翝仓目刂?
按照長(zhǎng)無(wú)縫混凝土的施工方案，地下室頂板的澆筑順序是澆筑完地下一層墻板至地下室頂板梁下口后進(jìn)行地下室頂板的混凝土澆筑。在頂板的澆筑過(guò)程中主要是要控制好早期裂縫的產(chǎn)生，從混凝土收縮裂縫的形成時(shí)間看，裂縫往往發(fā)生在混凝土初凝到終凝這段時(shí)間內(nèi)，故在施工中，將頂板二次或三次搓平、抹壓，特別是初凝抹壓作為控制早期收縮裂縫的一項(xiàng)重要控制措施，這對(duì)于控制早期裂縫是起到了至關(guān)重要的作用。
五、細(xì)部加強(qiáng)處理
因一般情況下外墻與邊柱的配筋率不同，收縮也不相同，其連接處應(yīng)根據(jù)規(guī)范和構(gòu)造要求設(shè)置水平增強(qiáng)鋼筋，防止因應(yīng)力集中發(fā)生縱向裂縫。
由于底板雙向配筋錨入基礎(chǔ)梁二排主筋之間，使底板與柱節(jié)點(diǎn)處板面混凝土保護(hù)層可能過(guò)大，故在柱邊1米范圍設(shè)置雙向鋼筋網(wǎng)片，防止板面出現(xiàn)裂縫。
外墻模板施工的對(duì)拉螺桿突出部分割掉后，用ZY摻量為10%的1：2 水泥砂漿封堵；
相關(guān)安裝專業(yè)的各種穿外墻管道處孔洞用ZY摻量為10%的1：2 水泥砂漿封堵，必要時(shí)做細(xì)部防水處理。
六、混凝土的養(yǎng)護(hù)
地下室底板、墻板、頂板全部采用了摻加ZY膨脹劑的混凝土。按照養(yǎng)護(hù)制度，在混凝土抹壓后，能上人時(shí)即鋪上麻袋片或草席，用水澆濕保養(yǎng)，混凝土硬化3～4小時(shí)后，底板與頂板均筑堰蓄水3～5厘米進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，墻板采取不間斷淋水保溫，采用這些養(yǎng)護(hù)方法不得少于14天，墻板側(cè)模的拆除也不少于7天。以上養(yǎng)護(hù)措施的實(shí)施對(duì)地下室應(yīng)用超長(zhǎng)無(wú)縫結(jié)構(gòu)的成功起到了非常重要的作用。
結(jié)束語(yǔ)
由于大體積混凝土開裂后的裂變狀態(tài)與常規(guī)體積混凝土裂縫差異較大，嚴(yán)重影響混凝土的搞滲透性能，且混凝土開裂滲透后可能會(huì)造成混凝土的裂變加速而造成嚴(yán)重的質(zhì)量、安全事故。由于混凝土的裂縫一般發(fā)生在初凝階段，因此，我們?cè)谔接懥芽p產(chǎn)生的原因的同時(shí)重視預(yù)防措施的作用，采取切實(shí)可行的施工技術(shù)措施來(lái)控制大體積混凝土裂縫的發(fā)生。
工程建筑的大體性、多樣性和復(fù)雜性導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)施工后存在各種各樣質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生，混凝土裂縫的發(fā)生造成嚴(yán)重質(zhì)量問(wèn)題的同時(shí)，也影響了工程的使用性能，混凝土裂縫的控制是目前工程建筑學(xué)術(shù)領(lǐng)域研究的重要課題之一，而裂縫控制更是大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中質(zhì)量控制的關(guān)鍵因素。經(jīng)過(guò)多年現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)的積累及探索，近期采用大體積混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)縫設(shè)計(jì)施工技術(shù)對(duì)控制大體積混凝土開裂收效顯著。
二、大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因分析
混凝土初凝過(guò)程中水化熱所產(chǎn)生的溫度變化和混凝土收縮的共同作用產(chǎn)生溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力是大體積混凝土結(jié)構(gòu)開裂的主要因素,混凝土“內(nèi)熱外冷”極易產(chǎn)生裂縫。
混凝土硬化過(guò)程中收縮產(chǎn)生裂縫也是大體積混凝土開裂的主要因素，經(jīng)過(guò)實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)發(fā)現(xiàn) ，在設(shè)計(jì)配合比中時(shí)，混凝土中的用水量和水泥用量越高，該種配合比的混凝土的收縮就越大；
在施工組織時(shí)或混凝土拌合站，采購(gòu)的水泥成分不符合要求或水泥安定性不合格是大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的常見(jiàn)因素；
施工隊(duì)伍專業(yè)化程度不夠，施工作業(yè)程序不規(guī)范、施工技術(shù)措施不適當(dāng)?shù)仁谴篌w積混凝土開裂的經(jīng)常發(fā)生的主要原因這一；
大體積混凝土施工特點(diǎn)方面的原因：大體積混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋密、由于體積過(guò)大，混凝土一次澆注量大、施工時(shí)間長(zhǎng)、施工工藝要求高、受環(huán)境影響大，工程實(shí)踐證明，大體積混凝土施工難度比較大，混凝土產(chǎn)生裂縫的機(jī)率較多。
基礎(chǔ)沉陷或不均勻沉降產(chǎn)生裂縫：沉陷裂縫的產(chǎn)生是由于結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不勻、松軟，或回填土不實(shí)或浸水而造成不均勻沉降所致，或者因?yàn)槟０鍎偠炔蛔?，模板支撐間距過(guò)大或支撐底部松動(dòng)等導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)沉陷裂縫，特別是在冬季，模板支撐在凍土上，凍土化凍后產(chǎn)生不均勻沉降，致使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。
三、無(wú)縫施工方案設(shè)計(jì)過(guò)程 (以大體積地下室混凝土底板、墻板、頂板施工為例)
大體積混凝土無(wú)縫施工設(shè)計(jì)原理：
目前大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工無(wú)縫設(shè)計(jì)是以摻加ZY膨脹劑的補(bǔ)償收縮混凝土為基本材料，以設(shè)置加強(qiáng)帶取代后澆帶，達(dá)到連續(xù)澆筑超長(zhǎng)大體積混凝土結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)；
根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)縫設(shè)計(jì)的要求，在施工方案設(shè)計(jì)時(shí)，將地下室混凝土底板、墻板及頂板進(jìn)行分塊設(shè)計(jì)以形成多個(gè)施工澆筑的單元，每個(gè)施工塊中均設(shè)置有加強(qiáng)帶?；炷翂Π?、頂板的分塊與底板的分塊相對(duì)應(yīng)設(shè)置后澆帶和加強(qiáng)帶；
膨脹加強(qiáng)帶寬設(shè)置要根據(jù)擬澆注的大體積混凝土的實(shí)際工程特點(diǎn)合理設(shè)置，邊緣每側(cè)設(shè)密孔鐵絲網(wǎng)并用鋼筋加固定位，以防止加強(qiáng)帶外混凝土流入加強(qiáng)帶內(nèi)；
大體積混凝土澆筑施工時(shí)應(yīng)先澆帶外混凝土，當(dāng)施工澆注到加強(qiáng)帶時(shí)改用摻量ZY膨脹劑混凝土施工?？紤]到外加劑膨脹作用會(huì)使混凝土強(qiáng)度降低，所以應(yīng)該對(duì)膨脹加強(qiáng)帶的混凝土強(qiáng)度等級(jí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶岣撸⒓哟笈蛎泟┯昧?，用這樣的方法循環(huán)施工達(dá)到超長(zhǎng)無(wú)縫結(jié)構(gòu)混凝土的目的；
補(bǔ)償收縮混凝土設(shè)計(jì)。根據(jù)《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定進(jìn)行對(duì)摻加ZY的試件的限制膨脹率進(jìn)行試驗(yàn)，設(shè)計(jì)并驗(yàn)證補(bǔ)償收縮混凝土試件的微膨脹性。
大體積混凝土配合比的設(shè)計(jì)。水泥采用優(yōu)質(zhì)的42.5Mpa普通硅酸鹽水泥；
細(xì)骨料選用中砂，細(xì)度模數(shù)Mx=2.6～2.8，表現(xiàn)密度2.64克/立方厘米，松散密度1410千克/立方米，緊密密度1550千克/立方米，含泥量≤3%。粗骨料為碎石，粒徑為5～31.5mm 連續(xù)級(jí)配，壓碎指標(biāo)8%～9.8%，含泥量≤3%。膨脹劑選用行業(yè)內(nèi)知名公司生產(chǎn)的性能穩(wěn)定的ZY膨脹劑。 減水劑選用大中廠家生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)Ⅱ級(jí)粉煤灰。
混凝土配合比設(shè)計(jì)需要保證混凝土的泵送性能，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，管道出口處塌落度滿在140—160mm之間，試塊強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。
大體積混凝土實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)。根據(jù)多個(gè)項(xiàng)目的施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，考慮混凝土在輸送管道中的塌落度損失，塌落度值設(shè)計(jì)值為200-220mm，輸送管道出口塌落度實(shí)際值為140-160mm，試配的每立方米混凝土材料用量如下表：（以C30、C40為例，單位為KG）
強(qiáng)度等級(jí) 水灰比 水泥 水 砂 碎石 粉煤灰 泵送劑
C30 0.49 285 173 743 1105 75 5.05
C40 0.39 377 165 685 1101 51 5.13
3.3.6.2大體積混凝土施工配合根據(jù)3.3.6.1調(diào)整如下
強(qiáng)度等級(jí) 水灰比 水泥 水 砂 碎石 粉煤灰 泵送劑
C30 0.47 290 172 741 1114 75 5.30
C40 0.38 383 162 681 1107 43 5.89
四、 施工方案及控制措施
?。ㄒ唬┖髶缴倭繙p水劑的預(yù)備措施
如混凝土澆筑施工在高溫季節(jié)，易造成混凝土坍落度損失加大，或者由于混凝土運(yùn)輸途中延時(shí)等問(wèn)題，使?jié)矒v速度減緩，延誤了混凝土的入模時(shí)間，致使不能滿足泵送要求，此時(shí)應(yīng)嚴(yán)禁加入生水，而應(yīng)采取二次摻少量的FDN2I減水劑的后摻法，補(bǔ)償和恢復(fù)混凝土的坍落度損失。在配合比中FDN2I減水劑量為0.8%，一般該減水劑的摻量最高為1%，在后摻減水劑時(shí)只考慮在0.2%以內(nèi)。凡后摻減水劑的運(yùn)輸車應(yīng)快速攪拌40轉(zhuǎn)以上。
?。ǘ┑叵率覊w混凝土配合比及澆筑的措施
墻板混凝土配合比設(shè)計(jì)試配時(shí)，采取降低水灰比的措施以減小混凝土的收縮。底板與墻板同為C30P12，而底板的水灰比為0.47。而墻板的水灰比為0.41，混凝土的坍落度指標(biāo)底板為18～20厘米，墻板坍落度指標(biāo)控制在14～16厘米。
混凝土澆筑階段，采用二次振搗的工藝，即在混凝土初凝前進(jìn)行二次振搗。避免混凝土因沉降收縮而引起裂縫。
?。ㄈ┑叵率翼敯宓幕炷翝仓目刂?
按照長(zhǎng)無(wú)縫混凝土的施工方案，地下室頂板的澆筑順序是澆筑完地下一層墻板至地下室頂板梁下口后進(jìn)行地下室頂板的混凝土澆筑。在頂板的澆筑過(guò)程中主要是要控制好早期裂縫的產(chǎn)生，從混凝土收縮裂縫的形成時(shí)間看，裂縫往往發(fā)生在混凝土初凝到終凝這段時(shí)間內(nèi)，故在施工中，將頂板二次或三次搓平、抹壓，特別是初凝抹壓作為控制早期收縮裂縫的一項(xiàng)重要控制措施，這對(duì)于控制早期裂縫是起到了至關(guān)重要的作用。
五、細(xì)部加強(qiáng)處理
因一般情況下外墻與邊柱的配筋率不同，收縮也不相同，其連接處應(yīng)根據(jù)規(guī)范和構(gòu)造要求設(shè)置水平增強(qiáng)鋼筋，防止因應(yīng)力集中發(fā)生縱向裂縫。
由于底板雙向配筋錨入基礎(chǔ)梁二排主筋之間，使底板與柱節(jié)點(diǎn)處板面混凝土保護(hù)層可能過(guò)大，故在柱邊1米范圍設(shè)置雙向鋼筋網(wǎng)片，防止板面出現(xiàn)裂縫。
外墻模板施工的對(duì)拉螺桿突出部分割掉后，用ZY摻量為10%的1：2 水泥砂漿封堵；
相關(guān)安裝專業(yè)的各種穿外墻管道處孔洞用ZY摻量為10%的1：2 水泥砂漿封堵，必要時(shí)做細(xì)部防水處理。
六、混凝土的養(yǎng)護(hù)
地下室底板、墻板、頂板全部采用了摻加ZY膨脹劑的混凝土。按照養(yǎng)護(hù)制度，在混凝土抹壓后，能上人時(shí)即鋪上麻袋片或草席，用水澆濕保養(yǎng)，混凝土硬化3～4小時(shí)后，底板與頂板均筑堰蓄水3～5厘米進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，墻板采取不間斷淋水保溫，采用這些養(yǎng)護(hù)方法不得少于14天，墻板側(cè)模的拆除也不少于7天。以上養(yǎng)護(hù)措施的實(shí)施對(duì)地下室應(yīng)用超長(zhǎng)無(wú)縫結(jié)構(gòu)的成功起到了非常重要的作用。
結(jié)束語(yǔ)
由于大體積混凝土開裂后的裂變狀態(tài)與常規(guī)體積混凝土裂縫差異較大，嚴(yán)重影響混凝土的搞滲透性能，且混凝土開裂滲透后可能會(huì)造成混凝土的裂變加速而造成嚴(yán)重的質(zhì)量、安全事故。由于混凝土的裂縫一般發(fā)生在初凝階段，因此，我們?cè)谔接懥芽p產(chǎn)生的原因的同時(shí)重視預(yù)防措施的作用，采取切實(shí)可行的施工技術(shù)措施來(lái)控制大體積混凝土裂縫的發(fā)生。
