混凝土裂缝防治技术在工程中的应用.pdf

2 0 1 1年 第 1 0期 ( 总 第 2 6 4期 ) N u mb e r 1 0 i n 2 0 1 1 ( T o m l No 2 6 4 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 实用技术 PRACTI CAL TECHN0LOGY d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 1 1 0 0 4 6 混凝土裂缝防治技术在工程中的应用 吕文良 ( 中国新兴建设开发总公司， 北京 1 0 0 0 3 9 ) 摘要： 分析了裂缝的成因和影响， 通过北京市某工程实例， 介绍了基础底板、 大悬挑板部位混凝土、 抗渗混凝土、 高强混凝土等抗裂措施。 关键词： 裂缝控制；基础底板；抗渗混凝土；悬挑板 ；高强混凝土；车库地面； 抗裂网片； 养护 中图分类号： T U 5 2 8 0 文献标志码： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 1 ) 1 0 0 1 3 6 0 3 Appl i c a t i on of c r a c k c on t r ol l i ng t e c hnol og y of c on cr e t e L W e n- l i a n g ( C h i n aX i n x i n g Co n s t r u c t i o na n dD e v e l o p me n t Ge n e r a l C o ， B e ij i n g 1 0 0 0 3 9 ， C h i n a ) Abs t r a c t ： Cr a c k c o nt r o l l i n gt e c h n o l o g yo f c on c r e t ei st h ek e ypo i ms a n dt h e d i ffic u l t o fs t r u c tur e c o n s t r u c t i o nI nt h i s a r t i c l e， t h e a ut h o r a n a l y z e s o c c ur r i n g c a u s e s an d i n flu e n c e f a c t o r s o f c r a c k， a n d i n tro d u c e s a n t i c r a c k i n g me a s u r e s a d o p t e d i n f o u n d a t i o n flo o r c o n c r e t e ， i mpe r v i o us c o n c r e t e， l a r g e c an t i l e v e r c o n c r e t e an d hi - s tre n g t h c o n c r e t e K e ywo r d s ： c r a c k c o n tr o l ； f o u n d a t i o nfl o o r ； i mp e r v i o u s c o n c r e t e ； c ant i l e v e r s l a b ； h i 曲 s tr e n gth c o n c r e t e ； g ara g e g r o u n d ； s t e e l s l i c e ； c u r i n g 1 裂缝 的类别和溯源 因为混凝土材料本身和施工行业本身的特点， 混凝土裂缝 在工程中不可避免， 可以说是一个世界性的难题， 如何最大限 度的减少裂缝产生和防治裂缝发展是摆在广大科研工作者的 一 项重大课题。 混凝土结构裂缝主要分为温度裂缝和收缩裂缝两种。 温度 裂缝是由于聚集在混凝土内部的水泥水化热使其内部温度显 著升高 ， 而混凝土表面散热较快形成较大内外温差 ， 内外温差 使得混凝土内部产生压应力 ， 表面产生拉应力 ， 因浇筑初期混 凝土龄期较短， 抗拉强度较低， 故引起混凝土表面产生的表面 裂缝； 收缩裂缝是指随着龄期的不断增长， 混凝土由于凝 固和 温度降低产生收缩变形， 在受到地基或结构其他边界条件的外 界约束后， 不能自由变形 ， 从而在混凝土与基层或其他约束边 缘交接处产生的裂缝。 针对建筑工程大体积基础底板而言， 基础与基础底板间自 下而上一般有垫层 、 找平层、 柔性卷材防水层、 防水保护层几道 工序。 地基基本均为天然土质地基或经过处理的复合地基 ， 弹 性模量较大， 属柔型或半柔型地基 ； 防水保护层、 找平层 、 垫层 虽为刚性体但与大体积混凝土比较厚度较小； 柔型防水层位于 垫层( 或找平层) 和防水保护层两层刚性体之间， 为纯柔性连接 体。 故此种工艺做法能有效减少大体积混凝土与基底间的约束 作用， 因而混凝土因约束边缘作用产生的收缩裂缝较少， 可以 忽略。 基础底板裂缝主要由温差裂缝引起。 对于有抗渗要求的构件， 因设计要求保护层很大， 容易引 起保护层范围内混凝土因 自身收缩产生收缩裂缝。 高强度混凝 土由于需要考虑强度、 泵送性能、 和易性等因素， 所以容易产生 收稿 日期 ：2 0 1 1 - 0 3 1 8 1 3 6 混凝土收缩裂缝。 北京市某工程 ， 混凝土强度等级较高 、 较多， 抗渗等级较 高， 混凝土界面尺寸较大， 基础底板厚度较厚， 为进行混凝土裂 缝的防治研究提供了极好的机会。 本文结合工程实际， 针对容易 产生裂缝的部位和构件， 采取相应的措施 ， 减少和抑制了裂缝 的产生和发展。 2 工程混凝土应用概 况 工程所用混凝土强度等级、 抗渗等级和使用部位以及特 殊要求如表 1 所示。 本工程混凝土使用情况主要特点是 ： 混凝 土强度等级较多 ， 强度等级较高( 属高强混凝土) ； 抗渗等级较 多， 抗渗等级较高； 强度等级和抗渗等级随着楼层变化而不断 变化 。 3 裂缝控制措施 3 1 原材料控制措施 大体积混凝土技术要求： 按不同配合比进行混凝土试配 ， 根据强度、 水化热的综合试验数据 ， 确定配合比。 选用级配良好 的碎石和洁净中砂 ， 满足试验对骨料的要求； 采用普通硅酸盐 水泥 ， 降低水化热； 同时加大粉煤灰用量 ， 进一步降低水化热 ； 利用地下井水降低混凝土出罐温度 ； 混凝土初凝时间确定为 l 0 1 2 h ， 混凝土坍落度( 1 4 0 2 0 ) mm； 采用 6 0 d强度作为混凝 土强度评定标准； 与混凝土站协商， 共同制定大体积混凝土供 货合同技术要求。 以此通过混凝土技术要求控制裂缝产生。 3 2 现 场施 工控制措 施 3 2 1 基础地板大体积混凝土裂缝防治控制措施 本程基础地板大体积混凝土施工中， 综合运用了大体积混 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 1 混凝土使用概况 注： 基础底板及地下室外墙， 采用普通硅酸盐( 掺粉煤灰) 混凝土， 其强度等级采用 6 0 d 龄期标养强度进行评定。 本工程地下室底板、 外墙和 部分顶板为 2 b 类工程环境 ， 每立方米混凝土中各类材料的总碱含量( N a 2 0当量) 不得大于 3 。 氯离子含量： 本工程地上部分顶板、 暗梁为无黏 接预应力形式； 框架梁采用有黏接预应力形式， 故应严格限制氯离子含量在 0 0 6 以下。 凝土裂缝防治和温度检测施工技术。 此两项技术均为建设部推 荐的十项新技术。 底板上表面裂缝主要为温度裂缝。 在裂缝控 制过程中， 科学的预拌混凝土技术要求是控制裂缝产生的根源； 严密的技术交底和的精心组织是控制裂缝产生的保障 ； 混凝土 浇筑完毕后积极进行信息化保湿保温和温控施工是抑制裂缝 产生的重要举措。 具体为： ( 1 ) 科学论证、 严密组织、 精心施工： 根据工程特点、 地泵特 点及混凝土站运距， 制定科学实用的技术交底， 选用四台B P 2 0 0 0 和 P B 2 8 0 0型地泵同时进行浇筑； 混凝土浇筑采用“ 推移式连续 浇筑” 的方法施工， 分层浇筑， 厚度不超过 5 0 c m， 浇筑带前后略 有错位， 形成阶段式分层退打的局面， 以达到提高泵送工效， 防 止混凝土出现泌水现象， 确保混凝土上下层结合的整体性特点； 作业面分前、 中、 后三排振捣混凝土， 最后一排边浇筑边成型抹 平， 采用水准仪定点测平， 拉线控制板面标高和表面平整度 ； 现 场准备真空泵， 将混凝土浇筑过程中出现的泌水和浆水及时排 出。 以上施工方法的运用抑制和减少了温度裂缝的产生。 ( 2 ) 初凝时压入碎石， 防止表面收缩裂缝： 在混凝土初凝前， 按板面标高找平振实， 用 2 m木杠刮平 ， 同时压入 2 5 r n r n粒径 碎石 ， 并用木抹子抹压三遍后搓毛， 以避免表面干缩裂缝产生。 ( 3 ) 保湿保温措施的应用 ： 混凝土浇筑完成后 ， 在基础底板 混凝土表面覆盖一层塑料薄膜( 保湿用) ， 注意不得损坏薄膜 ； 若发现有破损处， 应在破损处加盖一层塑料薄膜。 然后在覆盖好 的塑料薄膜上再覆盖阻燃草帘被( 保温用 ) ， 2 0 m板厚处覆盖 2 层， 2 6 m板厚处覆盖 3层。 并根据测温情况增减草帘被进行 覆盖养护， 防止温度裂缝产生。 覆盖养护时间不小于 1 5 d ， 当混 凝土中心温度与表面温度 ， 表面温度与大气最低温度差值小于 2 5， 且降温速度小于 1 5 - 2 0 d时， 保温措施合理 ， 1 5 d后 可撤去保温 ， 持续浇水养护至 6 0 d ( 评定龄期为 6 0 d ) 。 ( 4 ) 信息化温测施工技术 的应用 ： 钢筋绑扎时预埋测温感 应导线， 外漏部分采用保护措施。 共布置测温孔位 2 6 个， 其中I 段 布置较多。 在 I 段、 I I 段混凝土浇筑过程中， 每测孔在竖向布置上 、 中、 下 3个测点 ， 在 I I I 段混凝土浇筑时， 布置上、 中两个测点。 2 0 0 0 mm和 2 6 0 0 m l T l 厚基础底板导线上中下分别采用 0 5 、 1 5 、 2 5 m长导线。 混凝土测温采用全 自动测温仪 ， 取点后输入 计算机并绘出温度曲线。 混凝土测温应混凝土起始浇筑后 2 h 开始 ， 在混凝土龄期 1 7 d期间每隔 2 h测温一次； 在 8 - 9 d期 间每隔 6 h测温一次， 1 0 1 5 d期间每隔 1 2 h测温一次， 测温持 续时间不少于 1 5 d 。 按照测温点编号用电子测温仪依次测量每个 测温孔内上、 中、 下温度， 并测量塑料布与混凝土表面间温度 t ， 塑料布与第 1 层阻燃草帘被之间温度 f ， ， 第 1 、 2 层阻燃草帘被 之间温度 ， 第 2 、 3层阻燃草帘被之间温度 们以及当时基 坑内的大气温度 t ， 填人“ 大体积混凝土测温记录表” 。 此外还 可计算出各测温孔降温速度， 作为控制大体积混凝土施工质量 的辅助手段。 当满足要求时， 保温措施合理； 不满足时增加保温。 本工程结构施工完毕至室内房心回填， 未发现任何肉眼可 见裂缝。 3 2 2 地下迎水面混凝土及大悬挑板混凝土裂缝防治技术 G B 5 0 1 0 8 ( 地下工程防水技术规范 和 G B 5 0 2 0 8 ( 地下防水 工程质量验收规范 均规定， 防水混凝土迎水面钢筋保护层不应 小于 5 0 mm。 钢筋保护层主要是指主筋保护层。 由于主筋外还有 箍筋， 箍筋的保护层应扣除箍筋直径， 所以会减小， 尤其大直径 钢筋采用直螺纹套筒连接技术， 套筒处保护层更小； 加之水泥固 有收缩的特陛及 使用过程中受各种因素的影响， 保护层处混凝土 极易开裂， 造成地下水沿钢筋渗入结构内部， 造成混凝土耐久J生能 急速下降。 因而新修订的规范增加了水环境下钢筋保护层厚度， 国外规范规定抗渗l生 能混凝土保护层一般也不宜小于 5 0 mm。 悬挑构件因其主筋在上， 承受主要为拉应力， 上部钢筋是 重点保护对象， 故其保护层经常也被重点和加大考虑。 但增加钢筋保护层厚度 ， 使抗渗混凝土和悬挑构件普通混 凝土耐久性能大大提高的同时， 也给施工带来了很大麻烦， 即混 凝土保护层过厚 ， 混凝土表面容易产生收缩裂缝， 不仅影响观 感 ， 而且地下水和腐蚀气体仍有可能渗入结构内部， 造成混凝 土抗碳化性能和耐久性能降低。 因而， 如何保证即增加混凝土保 护层 ， 同时又保证加厚的保护层表面不开裂 ， 是摆在广大科研 工作者面前的一项重要课题， 也是广大裂缝防控科研工作者应 该努力的方向。 1 37 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 本工程基础底板、 地下室外墙、 地下一层顶板( 仅地上建筑 物回收部分 ) 等抗渗混凝土迎水面钢筋保护层为 5 0 mm。 经施工 单位与设计单位协商， 保护层中增加 b 4冷拔钢丝抗裂网片， 网格间距为 1 0 0 m mx l 0 0 m m， 抗裂网片保护层为 1 5 r n l T l 。 网片 搭接长度为 1 0 0 n l l T l 。 施工过程中， 如何即保证钢筋保护层， 同 时又保证钢丝网片保护层是裂缝防治的关键点和难点。 项 目部 技术人员自创简易工具 ， 在垫块模板两个侧面( 侧面厚度即为 垫块厚度) 开孑 L ， 上面浇筑混凝土， 在垫块初凝前在两个侧边分 别插入 1 2 火烧绑扎丝， 现场制作双面火烧丝砂浆垫块。 垫块厚 度为： 5 0 ton i 一 2 4 l n n l ( 两根冷拔钢丝直径) 一 1 5 m m= 2 7 m m。 施 工时垫块间距呈 9 0 0 r n l T l 梅花型布置。 基础底板抗裂网片施工工艺为： 先放置抗裂钢筋网片， 将双 面火烧丝垫块放于其上并将其与一面火烧丝绑扎， 再绑扎基础 地板下铁下排钢筋并与另一面火烧丝绑扎， 然后放置基础地板 5 0 mm厚花岗岩垫块 ， 最后进行基础底板其他钢筋绑扎。 墙体抗裂网片施工工艺为 ： 墙体钢筋绑扎完毕后， 开始安 装抗裂网片， 将一面火烧丝与墙体钢筋箍筋绑扎 ， 另一面火烧丝 绑扎于钢筋网片上， 即使砂浆垫块同时与墙体和抗裂网片固定。 顶板抗裂网片施工工艺为： 顶板钢筋绑扎完毕后， 将双面 火烧丝垫块一面与板筋固定 ， 另一面与抗裂网片固定。 悬挑构件与其他构件相 比受力形式不同， 施工中保护层较 难控制， 是施工中的重要构件。 近年来， 悬挑板因保护层控制不 严或混凝土耐久性降低导致悬挑板断裂现象时有发生，因而 ， 必须重视悬挑构件的裂缝控制。 本工程二层以上是轴线距离为 3 7 0 0 IT I IT I 的大悬挑板结构， 共计悬挑板个 1 2 个。 与抗渗混凝土 构件迎水面抗裂措施类似， 本工程在悬挑板上布置 , l, b 4冷拔钢 丝抗裂网片防治裂缝产生。 在地下室外墙防水施工前， 对迎水面混凝土进行了全面的 检查， 基本未发现肉眼可见裂缝。 通过采取增加钢筋网片抗裂措 施， 即保证了钢筋保护层厚度， 又防止了裂缝产生， 取得了良好 的效果。 3 2 _ 3 高强度等级混凝土裂缝防治措施 本工程混凝土强度等级较高， 所有柱子和核心筒墙体均为 高强度混凝土。 具体为 ： 地下 4 1 4层为 C 6 0 ， 1 5 1 8层为 C 5 5 ， 1 9 层以上为 C 5 0 。 由于高强度混凝土自身的特点，高强度混凝 土裂缝一直是施工中的难点。 本工程针对高强度等级混凝土裂缝控制的主要措施有： ( 1 ) 技术要求控制 ： 根据浇筑时间、 浇筑部位 、 浇筑环境、 浇 筑高度、 运送距离并考虑超高泵送和季节性施工以及高强度混 凝土的特点， 结合施工图纸和规范， 制定了严谨的 预拌混凝土 技术要求 ， 作为预拌混凝土供应合同的附件 ， 并在 日常施工过 程中严格执行。 技术要求中对水泥、 砂子、 石子等原材料等均提 出具体要求。 科学的技术要求使裂缝从根源上得到有效控制。 ( 2 ) 施工过程控制： 分层浇筑 ， 保证布料均匀。 同时， 加强振 捣 ， 保证混凝土均匀密实。 ( 3 ) 养护防裂措施 ： 柱子脱模后， 立即覆盖塑料薄膜 ， 进行 保湿养护， 并经常在柱头处浇水 ； 墙体浇水养护。 始终保持湿润 状态两周以上。 ( 4 ) 墙头 、 柱头拍入碎石 防裂措施 ： 因混凝土强度等级较 高， 石子含量一般也较多； 同时因超高泵送原因， 混凝土坍落度 较大。 在墙柱混凝土浇筑后， 石子下沉， 导致墙头柱头石子较少 ， 水泥浆体汇集， 极易出现收缩裂缝， 尤其对于柱子、 墙体转角更 】 38 图 1 柱子包裹塑料膜保湿养护 图 2 冬季包塑料膜后包 裹草帘被养护 是如此。 在结构施工前期就发现了此问题， 经过研究 ， 采取在浇 筑完成后拍入粒径 1 5 2 5 mm粒径浸水碎石的办法， 有效地防治 了裂缝产生。 3 2 4 预应力空心楼板裂缝防治措施 本工程标准层以上为预应力空心楼板结构 ， 一旦有上表裂 缝产生， 很可能透过空心管直接进入楼板底部， 严重威胁结构 安全， 因而 ， 楼板裂缝控制也是本工程的重点。 本工程经过浇水 养护、 覆盖草帘被等多种方案实践和比选 ， 最终选择以混凝土 最后一遍压实拉毛同时覆盖薄层塑料薄膜方法进行混凝土养 护的措施 ， 即保证了楼板养护所需水分 ， 又省去了人工浇水养 护不均匀和浪费人工及水资源的费用。 在上人放线时， 揭除塑料 薄膜， 并继续浇水养护， 直至 1 4 d为止。 经过项 目部核算， 薄层塑料薄膜每平方米仅 0 0 5元， 采用 此方法综合经济效益较好， 观感也很好。 3 2 5 地下车库和汽车坡道面层防裂技术 本工程地下室车库部分 ， 即地下 4层 地下 2层为 2 0 0 mm 厚 C 2 5 混凝土面层。 综合考虑施工速度和确保质量， 采用预拌混 凝土。 采取的防裂措施主要有： 在混凝土浇筑完成， 初凝压光前同 时压入 b 4冷拔钢丝抗裂网片， 网格间距为 1 0 0 mmx l 0 0 n l n 3 ； 在终凝后 ， 采用浇水养护 ， 养护时间不少于 1 4 d 。 4结 语 混凝土结构裂缝控制可以从原材料、 施工工艺、 架设抗裂 钢筋网片、 保湿保温养护措施等多方面综合考虑。 本工程通过对 重点部位、 重点工序的控制和关键技术措施的运用， 有效地防 止和抑制了裂缝的产生。 施工后， 未见有任何影响结构安全和严 重影响观感的裂缝出现。 作者简介： 吕文良( 1 9 7 5 一 ) ， 高级工程师， 工学硕士 ， 一级注册建造师， 注册安全师， 从事施工技术及管理工作。 联系地址： 北京市海淀区太平路 4 4 号 中国新兴建设开发总公司四 公司( 1 0 0 0 3 9 ) 联 系电话 ： 1 3 9 1 1 1 9 5 9 5 4 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m