大体积混凝土裂缝原因分析及控制措施.pdf

第4 3 卷第8 期 2 0 1 6 年8 月 施工技术 Co n s t r u c t i o n Te c h n o l o g y 建筑技术开发 B u i l d i n g T e c h n o l o g y De v e l o p me n t 大体积混凝土裂缝原因分析及控制措施 林小永 ( 茂名市建筑集团有限公 司，广 东茂名 5 2 5 0 0 0) 摘要混凝土裂缝的出现严重影响到混凝土结构的整体性，从而影响到混凝土结构的安全使用性。引起大体积混凝土裂 缝的原因有很多， 如水泥的水热化现象， 周围环境温度的变化， 及施工材料的质量等。从混凝土裂缝成因出发， 通过提高技术水平， 如控制温度、改良混凝土养护方法等方法解决混凝土裂缝问题，提高工程质量。 关键词 大体积混凝土 ； 裂缝 ； 外加剂 中图分类号 T U 7 5 5 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 1 5 2 3 X ( 2 0 1 6 )0 8 - 0 0 5 4 - 4 ) 2 Ana l y s i s o f La r g e Vo l ume Co n c r e t e Cr a c k Ca us e s a nd Co nt r o l M e a s ur e s Li n Xi a o y o n g A b s t r a c t C o n c r e t e c r a c k s a p p e a r s e r i o u s l y a ff e c t t h e i n t e g r i t y o f t h e c o n c r e t e s t r u c t u r e ，t h e r e b y a ff e c t i n g t h e s a f e t y o f c o n c r e t e s t ruc t u r e T h e r e a r e ma n y r e a s o n s t h a t c a u s e t h e c r a c k s o f l a r g e v o l u me c o n c r e t e ，wa t e r h e a t i n g p h e n o me n a s u c h a s c e me n t ，a mb i e n t t e mp e r a t u r e c h a n g e s ， a n d c o n s t r u c t i o n m a t e r i a l s q u a l i t y W e mu s t f r o m t h e f o r ma t i o n o f c r a c k s i n t he c o n c r e t e r e a s o n s o f ， i n t h e c o n s t ruc t i o n p r o c e s s ，b y r a i s i n g t h e l e v e l o f t e c h n o l o g y，s u c h a s c o n t r o l t e mp e r a tur e ，mo d i fi e d c o n c r e t e c u r i n g me t h o d e t c me t h o d t o s o l v e p r o b l e m o f c o n c r e t e c r a c k s ，i mp r o v e t h e q u a l i ty o f t h e p r o j e c t K e y w o r d s ma s s c o n c r e t e； c r a c k； a d mi x t u r e s 使用 大体积混 凝土对工程 质量最 大 的影 响是易产生裂缝， 这大幅增加 了企业的处理成本。应从大体积混凝土施 工、 设计、 材料等各个方面分析裂缝产生的原因，采取相应的措施解决 问题。裂缝在建筑物 中虽不可避免，但要将其控制在合理的 范围内。这对企业施工质量和成本以及 自身安全较为主要。 1 裂缝成因 1 1 水泥 水化热放 热 水泥水化热现象是大体积混凝土出现裂缝的一个主要原 因。所谓水泥的水化热其实就是一个固化放热的过程，在水 泥浇筑后的7 d左右，这种现象十分明显。在水泥凝结成混凝 土的过程中，会放 出大量的热，加上混凝土 自身体积很大， 在混凝土中心会产生温度梯度，而混凝土表面因为暴露在外 界环境中，温度较低，混凝土内外问产生温度差，进而产生 了拉应力。拉应力过大时就会导致混凝土表面出现裂缝，造 成构件断裂，这是因为混凝土表里的散热条件不同，在凝结 硬 化过程 中会 出现 体积 收缩 的现 象，加 上混凝土 受到钢筋 及 周围建筑施加的外部压力，导致混凝土出现裂缝。 1 2温差 变化 大体积混凝土内外的温度差异过大也是混凝土产生裂缝 的一个重要原因。上述主要介绍了在大体积混凝土浇筑过程 中水泥的水化热使混凝土内外产生温度差进而产生拉应力造 成裂缝的出现。水泥的水化热不能避免，是大体积混凝土浇 筑过程中出现的情况，但外部环境的温度也是控制大体积混 凝 土 内外温度 的重要指标 。 1 3 施工材料和施工质量的影响 施工材料的质量问题也会造成大体积混凝土产生裂缝。 施 工材 料主要 有水泥 、砂 、石 、水、外 加剂等 组成。在 建筑 材 料 的采购过程 中 ，监 管 的力 度不够 ，采购人 员可能采购 质 量不合格的原材料，使在混凝土浇筑后产生裂缝。 1 4钢筋锈蚀引发的应力变化 前文所提的都是大体积混凝土在浇筑前的操作和工艺导 致 裂 缝产 生。在 混凝 土 浇筑 完成 后， 由于混 凝土 的质 量差 ， 混凝土的保护层厚度不足，也会引起混凝土内部钢筋的锈蚀， 从而引起裂缝。钢筋锈蚀的原因是钢筋表面的氧化膜被破坏， 收稿 日期 ： 2 O l 4 _ 0 5 作者简介 ： 林小永 ( 1 9 7 5 一 )女，广 东茂名人 ，工程师 ，主要 从事建 筑施工工作 。 5 4 钢筋与混入混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反映产生氧化 物，造成钢筋的体积变大，对周围混凝土产生压力，当压力 足够大是，混凝土就会开裂，沿着钢筋纵向产生裂缝。钢筋 会发生锈蚀的根本原因还是 由于混凝土质量较差未保护到表 层下的钢筋，造成钢筋有效的结构承载能力低，不能对大体 积混凝土起到支撑。在施工过程中要控制钢筋的锈蚀就要提 高混凝土表层的保护能力和混凝土质量。在搅拌浇筑过程中 要降低孑 L 隙的产生，提高混凝士的密实性，从而减少钢筋的 锈蚀 。 1 5 地形变化引起断裂 因地壳不断运动，地形也随外界环境的改变发生着细微 的变化，受到地下活动断层等不 良地质的影响，在工程建成 后，地势可能会发生竖向不均匀沉降或水平方向位移。这些 情况给大体积混凝土的稳定性带来了很大的影响，地形变化 产生的附加力超过了混凝土结构的抗拉能力时，就会发生断 裂 ，给 大体 积混凝 土带来不 可逆 的损坏 ，所 以在进 行基础 工 程建设前要进行勘察，避免地形变化带来的影响。 2 预防和处理措施 2 1 加强温度控制 温度是造成裂缝出现的重要原因，要控制大体积混凝十 裂缝的产生要加强对温度的控制。选取材料时，为减少温差 和降低水化热要尽可能采用早期水化热低的水泥 。在混凝土 浇筑的过程中，要控制好搅拌温度，同过搅拌时加水或将碎 石冷却 来降低 混凝土 的浇筑温 度 ，避 免阳光暴 晒。在夏 天进 行浇筑 时要保 持通风 ，在 混凝土 中埋 设水 管进行 降温 。在 冬 天进行浇筑 时要注意浇筑环境的温度，注意保温。在浇筑完 成后要注意混凝土的养护，定期对混凝土材料 的温度进彳 测量 ，根据 温 度 的变化采 取合 理 的措 施，做好 温 度 的检测 ， 减少温差变化，有效避免温差过大造成大体积混凝土出现 裂缝。 2 2 注意大体积混凝土的养护 有 效地 控制 大体积混凝 土 出现裂缝 ，除了在 施 工材 料和 混凝土 浇筑 过程 中加 以控制 ，在混凝 土后期 的养 护方面 也要 采取合理的方法。为避免混凝土因为干燥产生裂缝可适当进 行浇水 。对 混 凝土 的养 护一般 采用覆 盖法，在 混凝 土上覆 盖 塑料薄膜，能够有效地减少混凝土中失水，使其表面足够湿 润。要加强混凝土的检测检验工作，及时发现 问题并合理 解决 。 建筑技术开发 Bu i l d i n g T e c h no l o g y De v e l o p me n t 施工 技术 Co n s t r u c t i o n T e c h n o l o g y 第4 3 卷第8 期 2 0 1 6 年8 月 2 - 3 科学选材合理施工 混凝土材料的质量和选择是否合理，直接影响着大体积 混凝土的性能。控制大体积混凝土开裂程度的首要任务是科 学的选择混凝土材料。正确的水泥型号，能够减小水泥水化 热 的影 响 。选 择热 膨 胀 系 数 较 小的 骨料 。注 重 施 工 工 艺质 量严格按照技术标准 进行施工，坚决杜绝偷工减料事情 的 发 生 。在 混 凝 土凝 固前 ，要 对 混 凝土 表 面 进 行 打压 ，减 少 混凝土 中的空隙，消 除初期出现的裂缝。采用切实可行 的 施工工艺，在施工的过程中也要加强检验工作，落实施工方 案。在早期就对混凝土进行养护，将裂 缝出现 的可能性 降 到最低。加强技术管 理，聘请专业的施工 团队，这些措施 都 能够提高工程质量 ，促进大体积混凝土在建筑工程中的 应用 。 2 4正确使用外加剂 在 混凝 土浇筑 过程 中也可使用 外加剂 ，正确 的外加 剂可 提高混凝土的密实性和耐久性，减少混凝土的开裂，保证工 程质量。在工程施工时，最常用到的外加剂就是减水防裂剂。 减 水 防裂 剂 能够减 少 水泥 的用量 ，提 高 混凝 土 的抗裂 性 能， 同时也能有效避免水泥产生塑性收缩，在工程建设中应多进 行这方面的实践。 2 5 合 理 选 址控 制 地形 变化 地形变化也会引起大体积混凝土出现裂缝。某些工程项 ( 上接 第4 5 页) ( 4 ) 次 日0 3 ： 0 0 ， 防护 门关闭后， 发现防护门右下角有变形， 有水在右下角渗出，同时现场通过安全 门上的注浆孔 向内注 入水泥浆，将 门内空隙填充，后又注入聚氨酯，确保安全门 关闭密实。 4 涌水 原因分析 4 1 地 下 水原 因 ( 1 )区间联络通道冻结期间，盾构始发、到达有3 个端头 洞门未完全封闭，存在较大渗水情况 ； 该情况虽然没有达到规 范控制值 ： 当在冻结构筑物附近6 0 0 m范围内不得有大抽 ( 渗) 水时，或抽 ( 渗)水量不小于2 0 0 m h ，但是不可避免影响冻 结效果 ” 。 ( 2 )联络通道距离东侧便桥约3 2 m，右线盾构经过该位 置时，因便桥有4 根桥桩侵入隧道界限，曾在去年采取拔桩处 理 ，拔桩 后 ，虽然 进行 了封 堵处理 ，但 是很 难保证 河流 不与 联络通道位置 一1 层灰色粉砂层已经形成了水利通道。 4 2 地质原因 重新对联络通道范围 内取 出水样，发现氯离子含量 为 7 3 9 2 3 me C L ，超出正常氯离子含量的1 0 倍，土体内水中含盐 量偏高，导致冰点温度降低，冻土强度下降。而勘察文件上 无水质情 况反映，冻结法 设计单位仍按 0 * C冰点进行 设计 。后 经过 分 析 ，如 果 出现 本 次氯 离子含 量超 正 常值 1 0 倍 的情 况 ， 对应设计冰 点应该为 一 1 5一 2 。 4 3冷冻效果原 因 保 温 板未 密 贴，冷 冻 管保 温层 未 密贴 ，冻 结效 果不 佳 ， 检查钢管片空档无充填 ； C 7 测温孔有渗水现象，说明测温孔 位置未冻住 ； 考虑到盐水管道敷设较长，盐水流量压力较小， 经分析，认为在开挖面对侧中上部 一1 层灰色粉砂层，冻结 出现涌水通道。 5 处理措施及效果 5 1阻水措施 通过管片上注浆孔对地层进行注浆，对可能的 “ 开天窗” 现象进行封堵处理。先在冷冻交圈内侧注水泥浆，然后在右 线钢管片右侧上部 ( 冷冻交圈外侧)进行注浆加固，再进行 下一步补强冻结处理。 目会出现 以下情况 ： 在施工完成后，由于地表的变化，混凝 土承载不 了地 形变化 产生 的拉力 ，导致结构开裂 。造 成这种 现象的原因是施工前勘察队伍没有进行精确的地质勘探，未 考 虑到 当地 的地 形和 地质变化 。解 决这一 问题主 要应 在施工 前做好地质勘探，并在施工过程 中要考虑到后期可能出现的 地 势变化 。 3 结束语 一 个工程施工的过程是受各种条件因素共同作用的，在 大体积混凝土的施工过程中，裂缝虽不可避免，但可将裂缝 控 制在允 许 的范 围内。出现裂缝 的原因有很 多，如混 凝土 自 身的特性，结构设计的不合理，以及施工质量的问题都会产 生裂缝 。控 制裂 缝 的产 生也是 一项相 当繁复 的工 作 ，要从裂 缝产生的原因入手，在施工过程 中严格按照技术标准和施工 工艺，提高 施工 质量 ，做 好相应 的防护措施，还 要做 好事后 的保养 。这 些措 施都 能有效地控 制大 体积混凝土 出现 裂缝 的 问题。相信 在各 部 门人 员共 同努 力 下，大体积混 凝土 一定会 在建筑业中发挥其价值。 参 考文献 1 谭先平 大体 积混凝土基础 底板裂缝 的成因及控制、处理 措施 J 中国外资，2 0 1 1( 1 4) ： 2 6 1 2 6 2 2 李莉华，钱 刚毅 大体积混凝土裂 缝控 制技术在新加坡环球影城项 目中的应用 J 建筑技术 ，2 0 1 5( 1 )：1 l l 2 5 2补强 冻结措 施 5 2 1 增设冻结管情况 在原冻结管的基础上，重新在右线上部钢管片上，增加 冻结管，用来补强对面冻结薄弱环节。共补打冻结孔1 4 个， 孑 L 深为2 m； 增设测温孔2 个，孔深2 m。 5 -2 2 补强冻结情况 冻结过程中，在管路中添加增压泵进行流量增压，增强盐 水流量 ； 在钢管片将格仓 内用水泥砂浆充填及棉絮填充密实 ； 右线增加一排冷冻排管，以增大保温面积，自隧道顶端到腰线 位 置处均用保温 板贴密 实 ；由于冻 结管管路达 6 0 0 m，在冻结 管上安装压力表和流量计以监测冻结管内盐水压力和流量。 5 2 3 再次开挖效果 积 极 冻结 6 0 d后， 盐水 去 路温 度 达 到 一 3 0 ，回 路温 度 为 一 2 9 C， 去回路温差控制在2 范围 内， 冻壁厚度达 到2 8 3 8 m， 满足 设计 要求 2 m 的冻土 厚度 ，冻 结壁 平均温 度 为 一 1 0 6 ， 低于设计要求 一 1 0 。 冻结效果计算参数满足开挖条件的前提下，打设对穿探 孔6 个，经检查均无线性流水，取出土样均为干燥冻土，符合 要求。重新进行开挖施工，经现场实地检查及计算对比，冻 结壁交圈厚度最大为2 93 O m，基本与评估计算情况相符。 6 结束语 ( 1 )重视冷冻法联络通道周边环境情况，尽可能多地排 除存在动水情况，如地下暗流、地下古河道等必须实测构筑 物 穿过的含 水层 的地下 水流 向、流速并 提供 实测 报告 ，避 免 人 为造成 涌水 通道 。( 2 )对 于海边 城市 ，应对 联络 通道位 置 水质取样分析，发现检查氯离子含量，防止土体内水中含盐 量偏高而造成设计依据偏差。( 3 )考虑冻结管路敷设情况， 当盐水管 路较 长时 ，重 视盐水 支路 上流 量控制 问题 ，并注 重 施工细节管理。应多指标、动态的评测冻结效果，不能只依 据设计文件要求指标来评判冻结效果。 参考 文献 1 李大勇， 王晖 ， 张贺庆 南京地铁联络通道冻结法施工措施分析 岩 土力学 J ，2 0 0 3( 1 0 )： 3 6 5 3 6 8 2 】 郭荔生 ， 张志铁 纵 向加 固体系在人 工挖孔桩中的应 用 J 建筑技 术 ， 2 0 0 2 ， 3 3 ( 3 ) ： 1 8 7 1 8 8 5 5