摘要：本文首先對大體積混凝土結(jié)構(gòu)的概念進(jìn)行了探討，之后就隧道大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行了深入分析，最后從抗裂設(shè)計(jì)構(gòu)造要求、溫差驗(yàn)算、原材料與配合比控制以及施工過程控制四個(gè)方面對市政隧道大體積鋼筋混凝土裂縫控制的措施進(jìn)行了探究。希望對工程裂縫控制的提高起到一定的借鑒作用。
　　關(guān)鍵詞：市政隧道；大體積混凝土；裂縫控制；措施
　　
　　
　　1引言
　　在工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)中，一般現(xiàn)澆的連續(xù)墻式結(jié)構(gòu)、地下構(gòu)筑物及設(shè)備基礎(chǔ)等是容易由溫度收縮應(yīng)力引起裂縫的結(jié)構(gòu)，通稱為“大體積混凝土結(jié)構(gòu)”。大體積混凝土具有結(jié)構(gòu)厚大、澆筑量大，施工條件復(fù)雜。且多為現(xiàn)澆超靜定結(jié)構(gòu)，施工技術(shù)和質(zhì)量要求較高等特點(diǎn)。因此，除了必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性以外，還應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)的整體性與耐久性要求。
　　2隧道大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因
　　長期的實(shí)踐表明。造成大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的因素極其復(fù)雜而且是多方面的。其中有：
　　(1)混凝土配合比設(shè)計(jì)上的問題：水泥用量大。水泥發(fā)熱量大，造成混凝土水化熱溫升過高，內(nèi)外溫差劇烈：7k灰比大。造成混凝土收縮量過大：原材料性能不良，造成混凝土強(qiáng)度低。本身抗裂能力差。
　　(2)混凝土施工質(zhì)量上的問題：混凝土攪拌不均勻。振搗不密實(shí)。澆筑不合理，混凝土內(nèi)部形成施工縫。
　　(3)混凝土養(yǎng)護(hù)上的問題：混凝土養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，風(fēng)吹日曬，內(nèi)部與外表溫差過大。外界氣溫驟降時(shí)混凝土表面無保溫措施。
　　(4)混凝土結(jié)構(gòu)型式及構(gòu)造上的問題：幾何尺寸大。超長超厚：形狀突變處未合理處理；配筋不合理。
　　(5)地基問題：基礎(chǔ)約束面受強(qiáng)約束；沉降不均勻等。
　　在上述眾多因素中。比較突出的問題之一是混凝土內(nèi)部由于水泥水化熱釋放引起混凝土內(nèi)部劇烈的溫度變化。產(chǎn)生溫度應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土開裂，這是大體積混凝土裂縫的主要原因。具體來講，首先，水泥在水化過程中要發(fā)出一定的熱量。而大體積混凝土結(jié)構(gòu)物一般斷面較厚，水泥發(fā)出的熱量聚集在結(jié)構(gòu)物內(nèi)部不易散失。由于混凝土的導(dǎo)熱性能較差。澆筑初期混凝土的強(qiáng)度和彈性模量都很低，對水化熱引起的急劇溫升約束不大。相應(yīng)的溫度應(yīng)力也較小。隨著混凝土齡期的增長。彈性模量的增高，對混凝土內(nèi)部降溫收縮的約束也就愈來愈大。以致產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力。當(dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度不足以抵抗這種拉應(yīng)力時(shí)。便開始出現(xiàn)溫度裂縫。
　　(6)界氣溫度化的影響
　　大體積混凝土在施工階段。外界氣溫的變化影響是顯而易見的。因?yàn)橥饨鐨鉁赜�高。混凝土的澆筑溫度也愈高；而如外界溫度下降，又增加混凝土的降溫幅度。特別是氣溫驟降。會大大增加外層混凝土與內(nèi)部混凝土的溫度梯度。這對大體積混凝土是極為不利的。混凝土內(nèi)部的溫度是水化熱的絕熱溫度、澆注溫度和結(jié)構(gòu)物的散熱溫降等各種溫度的疊加。而溫度應(yīng)力則是由溫差所引起的溫度變形造成的：溫差愈大，溫度應(yīng)力也愈大。同時(shí)，在高溫條件下，大體積混凝土不易散熱，混凝土內(nèi)部的最高溫度有時(shí)可達(dá)60～65℃，并且有較大的延續(xù)時(shí)間結(jié)構(gòu)尺寸和澆筑的塊體厚度有關(guān)。
　　3市政隧道大體積鋼筋混凝土裂縫控制的措施
　　3.1抗裂設(shè)計(jì)構(gòu)造要求
　　3.1.1合理設(shè)計(jì)
　　合理的平面和立面設(shè)計(jì)，避免載面的突變，從而減小約束應(yīng)力。
　　3.1.2工程經(jīng)驗(yàn)要求
　　根據(jù)大體積混凝土工程施工的特點(diǎn)，市政隧道大體積混凝土工程的設(shè)計(jì)除應(yīng)滿足設(shè)計(jì)規(guī)范及生產(chǎn)工藝的要求外，尚應(yīng)符合下列要求：
　　(1)避免用高強(qiáng)混凝土，盡可能選用中低強(qiáng)度混凝土，混凝土的強(qiáng)度等級宜在C20～C35的范圍內(nèi)選用；盡量利用后期60天強(qiáng)度R60、90天強(qiáng)度R90；
　　(2)混凝土的配筋除應(yīng)滿足承載力及構(gòu)造要求外，還應(yīng)結(jié)合大體積混凝土的施工方法（整體澆筑或分層澆筑，泵送混凝土澆筑或非泵送混凝土澆筑等）增配承受因水泥水化熱引起的溫度應(yīng)力及控制溫度裂縫開展的鋼筋，以構(gòu)造鋼筋控制裂縫。合理布置鋼筋，盡量采用小直徑、密間距；變截面處加強(qiáng)分布筋；
　　(3)當(dāng)基礎(chǔ)設(shè)置于巖石類地基上時(shí)，宜在混凝土墊層上設(shè)置滑動層，滑動層構(gòu)造可采用一氈二油，在夏季施工時(shí)也可采用一氈一油；
　　(4)盡可能減少設(shè)置永久變形縫（沉降縫、溫度伸縮穎）及豎向施工縫。從降低大體積混凝土澆筑塊的溫升、控制混凝土的裂縫、降低地基的約束、控制混凝土澆筑塊體的溫度及便于大體積混凝土施工的角度出發(fā)，對基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)混凝土的強(qiáng)度等級、結(jié)構(gòu)配筋、基礎(chǔ)底面滑動及變形縫施］縫的設(shè)置提出要求。
　　(5)施工中允許設(shè)置水平施工縫，水平施工縫的設(shè)置應(yīng)根據(jù)混凝土澆筑過程中溫度裂縫控制的要求、混凝土的澆筑能力和方便結(jié)構(gòu)鋼筋的綁扎等因素確定。
　　(6)關(guān)于截面厚度，箱體基礎(chǔ)深度由使用要求決定、箱體底板及頂板厚度由抗彎及抗沖切要求決定。而側(cè)墻，其厚度的確定除需滿足強(qiáng)度要求外，還須作如下考慮：對于箱形結(jié)構(gòu)、環(huán)形結(jié)構(gòu)以及各種空間薄壁結(jié)構(gòu)，由于內(nèi)外表面的溫差及收縮差引起較大的約束應(yīng)力，該應(yīng)力與壁厚無關(guān)，但是，厚壁溫差大，薄壁溫差小，故間接地影響應(yīng)力大小，似乎越薄越好；但越薄收縮越快，均質(zhì)性差，抗裂度也越低，故厚度不宜過薄。對一些大型工程，壁厚應(yīng)不小于200mm，雙層配筋為宜。
　　3.2溫差控制
　　根據(jù)《塊體基礎(chǔ)大體積砼施工技術(shù)規(guī)程》YBJ224-91規(guī)定，大體積混凝土工程施工前，應(yīng)對施工階段大體積混凝土澆筑塊體的溫度進(jìn)行驗(yàn)算，確定施工階段大體積混凝土澆筑塊體的升溫峰值、里外溫差及降溫速度的控制指標(biāo)，制定溫控施工的技術(shù)措施。通過溫控施工技術(shù)措施的落實(shí)，確保施工質(zhì)量、防止有害裂縫、特別是貫穿裂縫的產(chǎn)生。混凝土表面溫度裂縫寬度應(yīng)不小于0.3mm。
　　3.3原材料與配合比控制
　　3.3.1原材料控制
　　水泥：采用水化熱較低和凝結(jié)時(shí)間較長的水泥，如礦渣水泥、大壩水泥或粉煤灰水泥等。在材料比選時(shí)，應(yīng)對不同種類和品牌的水泥取樣進(jìn)行水化熱試驗(yàn)，經(jīng)過分析比較，優(yōu)先選用同量同等條件下水化熱較低的水泥。
　　粗骨料：采用5mm~31.5mm連續(xù)級配碎石，針片狀顆粒含量不應(yīng)大于10％，含泥量不應(yīng)大于1％。
　　細(xì)骨料：采用級配良好、質(zhì)地堅(jiān)硬的優(yōu)質(zhì)中粗河砂，含泥量不應(yīng)大于2％，細(xì)度模數(shù)控制在23mm-27mm之間。
　　水：達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。
　　粉煤灰：粉煤灰是一種優(yōu)質(zhì)的摻和料，使用時(shí)應(yīng)選擇—級粉煤灰，盡可能選用細(xì)度模數(shù)大且燒失量低的粉煤灰。
　　外加劑：采用緩凝高效減水劑。
　　3.3.2配合比控制
　　盡可能降低水泥用量。根據(jù)水化熱溫升經(jīng)驗(yàn)公式可知，每立方米混凝土每減少l0kg水泥用量，混凝土的水化熱溫升降低1℃左右。因此，在保證混凝土強(qiáng)度的前提下，盡可能降低水泥用量是最可靠的控溫措施之一。水泥用量一般不應(yīng)超過350kg。
　　參用粉煤灰。混凝土摻加粉煤灰主要是為了取代部分水泥，減少水泥用量，降低水化熱，同時(shí)還可以充當(dāng)填充材料，并改善混凝土的和易性。粉煤灰用量—般為水泥用量的30％~40％。
　　摻加高效減水劑。混凝土摻加高效減水劑有雙重作用，一方面使混凝土緩凝，以推遲水化熱峰值的出現(xiàn)，使混凝土表面溫度梯度減少；另一方面可以降低水灰比，避免水灰比吐大產(chǎn)生塑性收縮。
　　3.4施工過程控制
　　控制混凝土的出機(jī)溫度和澆筑溫度。研究表明：對混凝土出機(jī)溫度影響最大的是碎石和水的溫度，砂的溫度次之，水泥的溫度影響最小。因此，降低出機(jī)溫度的最有效辦法就是降低碎石的溫度。在氣溫較高時(shí)，為防止太陽的直接照射，砂石堆場應(yīng)沒遮陽棚；必要時(shí)，部分拌和用水以碎冰形式加人。為了保證混凝土的均勻性，在攪拌終了前，應(yīng)使混凝土拌和物中的冰全部溶化。為了控制混凝土的澆筑溫度，可加快運(yùn)輸速度，縮短運(yùn)輸時(shí)間，在運(yùn)輸途中盡量放慢攪拌速度。
　　在氣溫較高時(shí)，對運(yùn)輸車的攪拌罐噴淋冷水，減少運(yùn)輸過程中吸收太陽的輻射熱。同時(shí)，加大澆筑強(qiáng)度，縮短澆筑時(shí)間。采用分層或分塊澆筑，加快混凝土散熱速
　　度。
　　3.4.1分層澆筑
　　(1)分層施工時(shí)母層厚度應(yīng)控制在1m~1.5m之間，具體可視混凝土澆筑能力和降溫措施而定。
　　(2)應(yīng)在前層混凝土初凝或失去重塑性能前完成下層混凝土的澆筑搗實(shí)。
　　(3)當(dāng)在前層混凝土初凝或失去重塑性能前無法完成下層混凝土施工時(shí)，應(yīng)按規(guī)定間歇4d～7d，待前層混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，方可進(jìn)行下層混凝土的澆筑，且在澆筑前對兩層結(jié)合面按施工縫進(jìn)行鑿毛和清掃浮漿處理。
　　3.4.2分塊澆筑
　　當(dāng)截面面積大于100m2時(shí)，在前層混凝土開始初凝或失去重塑性能前來不及完成下層混凝土的澆筑振搗時(shí)，此時(shí)若采用分層澆筑，間隔時(shí)間長，延誤工期。為加快施工進(jìn)度和保證工程質(zhì)量，應(yīng)統(tǒng)籌安排，采用分塊澆筑。
　　(1)合理布置分塊區(qū)域，每塊平均面積不宜小于50m2，高度不宜大于1.5m。
　　(2)上下鄰層混凝土間的豎向接縫，應(yīng)錯(cuò)開布置，做成企口，并按施工縫處理。
　　3.5改善約束條件
　　在巖石地基或厚度較大的混凝土墊層上澆筑大體積混凝土?xí)r，可在巖石地基或混凝土墊層上鋪設(shè)隔離層以減少垂直收縮裂縫。隔離層一般采用涂刷一層3mm～5mm厚的瀝青或干鋪二氈三油。當(dāng)混凝土平面尺寸過大時(shí)，可采用后澆帶，即在結(jié)構(gòu)中適當(dāng)部位每隔20m~30m預(yù)留寬為0.5m～1m的后澆帶，澆筑混凝土30天后封閉。
　　3.6加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)
　　大體積混凝土易受到太陽暴曬及雨水、冷空氣等襲擊，致使表面溫度變化較大，產(chǎn)生較大溫差，造成裂縫。因此，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)也是防止開裂的關(guān)鍵之一。
　　混凝土澆筑后，應(yīng)適時(shí)加蓋草墊、麻袋等覆蓋物，定時(shí)灑水養(yǎng)生；同時(shí)保證冷卻水的供應(yīng)，加強(qiáng)保溫、保濕養(yǎng)護(hù)，延緩降溫速度，減少內(nèi)外溫差。
　　在混凝土內(nèi)部及表面合理布設(shè)測溫點(diǎn)，加強(qiáng)溫度觀測，并根據(jù)外界大氣條件，隨時(shí)了解混凝土澆筑后(尤其是第2天)溫度的升降情況，掌握混凝土內(nèi)外溫差變化，及時(shí)采取增減覆蓋物等措施，以便將混凝土內(nèi)外溫差控制在25℃以內(nèi)。
　　4結(jié)語
　　隨著我國人們增長以及物質(zhì)文化水平的提高，市政隧道工程的數(shù)量必然也越來越多，因此也就市政隧道工程得到迅速發(fā)展，大體積混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用日益普遍。本文依據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)就大體積混凝土的裂縫成因以及大體積混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制措施進(jìn)行了較為深刻的探討，希望對相關(guān)工程提供一定的參考。
　　
　　參考文獻(xiàn):
　　[1]張巖，王萬德．沈陽財(cái)富中心基礎(chǔ)工程大體積混凝土施工[J]．遼寧省交通高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2005，(01)
　　[2]王林生．大體積混凝土的冬期施工[J]．低溫建筑技術(shù)，1987，(04)
　　[3]陳忠勇．大體積混凝土溫度計(jì)算與實(shí)測溫差分析[J]．中國建設(shè)信息，2006，(04)
　　[4]吳立業(yè)，高玉良．試論大體積混凝土的施工[J]．赤峰教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2001，(01)
　　
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