大型沉箱混凝土裂缝控制

　　摘要：本文通过5000t泵站沉箱预制施工过程，分析了从设计、施工等方面控制大体积砼沉箱裂缝产生的措施。

　　关键词：泵站沉箱,大体积砼,裂缝

　　正文：

　　一、大体积混凝土裂缝的可能原因

　　大体积混凝土沉箱等结构裂缝的发生是由多种因素引起的。各类裂缝产生的主要影响因素如下：

　　1、收缩裂缝。混凝土的收缩引起收缩裂缝。收缩的主要影响因素是混凝土中的用水量和水泥用量，用水量和水泥用量越高，混凝土的收缩就越大。选用水泥品种的不同，干缩、收缩的量也不同。

　　混凝土逐渐散热和硬化过程引起的收缩，会产生很大的收缩应力。如果产生的收缩应力超过当时的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土中产生收缩裂缝。在大体积混凝土里，即使水灰比并不低，自身收缩量值也不大，但是它与温度收缩叠加到一起，就要使应力增大。

　　2、温差裂缝。混凝土内外部温差过大会产生裂缝。主要影响因素是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。

　　大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑。浇筑后，水泥因水化引起水化热，由于混凝土体积大，聚集在内部的水泥水化热不易散发，混凝土内部温度将显著升高，而其表面则散热较快，形成了较大的温度差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。此时，混凝龄期短，抗拉强度很低。当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度，则会在混凝土表面产生裂缝。

　　3、安定性裂缝。安定性裂缝表现为龟裂，主要是因水泥安定性不合格而引起的。

　　二、裂缝的防治措施

　　1、设计措施

　　(1)、 精心设计混凝土配合比。在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能地降低混凝土的单位用水量，采用“三低(低砂率、低坍落度、低水胶比)二掺(掺高效减水剂和高性能引气剂)一高(高粉煤灰掺量)”的设计准则，生产出高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值的抗裂混凝土。

　　(2)、增配构造筋提高抗裂性能。配筋应采用小直径、小间距。全截面的配筋率应在0.3-0.5%之间。

　　(3)、避免结构突变产生应力集中，在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。

　　(4)、在易裂的边缘部位设置暗梁，提高该部位的配筋率，提高混凝土的极限拉伸。

　　墙体较厚(1.1m)，在墙体顶面配置构造钢筋，避免出现素砼现象。

　　(5)在砼中掺入纤维，提高砼的抗裂性。本工程砼中掺入0.7kg/m3的维克纤维;7%～8%的ZY型膨胀剂。

　　2、施工措施

　　从砼材料上控制质量，本工程采用泵送商品砼，泵送混凝土不仅应能改善混凝土的施工性能，对薄壁密筋结构少振捣或不振捣施工，而且应能减少收缩、防止裂缝、提高抗渗性、改善耐久性。

　　(1) 泵送混凝土的特点

　　原材料和配合比：①水泥用量较多：强度等级C20～C60范围为350～550kg/m3。 ②　超细掺合料时有添加：为改善混凝土性能，节约水泥和降低造价，混凝土中掺加粉煤灰、矿渣、沸石粉等掺合料。③砂率偏高、砂用量多：为保证混凝土的流动性、粘聚性和保水性 ，以便于运输、泵送和浇筑，泵送混凝土的砂率要比普通流动性混凝土增大砂率6%以上，约为38～45%。④石子最大粒径：为满足泵送和抗压强度要求，与管道直径比1∶2.5(卵石)、1∶3(碎石)～1∶4、1∶5。⑤水灰比宜为0.4～0.6：水灰比小于0.4时，混凝土的泵送阻力急剧增大;大于0.6时，混凝土则易泌水、分层、离析，也影响泵送。⑥泵送剂：多为高效减水剂复合以缓凝剂、引气剂等，对混凝土拌合物流动性和硬化混凝土的性能有影响，因而对裂缝也有影响。

　　工艺特点：①混凝土拌制在搅拌站(楼)进行，原材料计量准确，搅拌均匀，但也偶有失控情况。②多数搅拌站未设细掺合料、粉状泵送剂、粉状膨胀剂称量和料仑，采用人工或容积法，使计量与分散存在问题，影响混凝土的均匀性。③当混凝土拌合物过乾、过稀，运输时间过长、停留时间过长且未进行搅拌均匀前入泵时，混凝土拌合物乾稀不匀。④每个运输车中混凝土的坍落度相差过大，加入泵车内输送时，使浇筑的混凝土均匀性变坏。⑤混凝土浇筑后振捣不足、振捣过度，特别是面积系数很大的板材，采用振捣棒密实不均匀。⑥大体积混凝土施工，当技术措施不当或不完善时，易产生温度裂缝。⑦混凝土大面积板材，在浇筑后防风、防晒、养护不足时，易产生干缩裂缝。⑧混凝土拌合物过乾、人工、无称量的加入高效减水剂或水时，混凝土质量不易保证。

　　(2)从泵送砼原材料改进

　　①水泥品种选择和水泥用量控制：大体积钢筋混凝土引起裂缝的主要原因是水泥水化热的大量积聚，使混凝土出现早期升温和后期降温，产生内部和表面的温差。减少温差的措施是选用中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，在掺加泵送剂或粉煤灰时，也可选用矿渣硅酸盐水泥。再有，可充分利用混凝土后期强度，以减少水泥用量，将水泥用量尽量控制在450kg/m3以下。如果强度允许，可采用掺加粉煤灰来调整。

　　②掺加掺合料：国内外大量试验研究和工程实践表明，混凝土中掺入一定数量优质的粉煤灰后，不但能代替部分水泥，而且由于粉煤灰颗粒呈球状具有滚珠效应，起到润滑作用，可改善混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性，但是应当值得注意的是，掺加粉煤灰混凝土的早期抗拉强度和极限变形略有降低。因此，对早期抗裂要求较高的混凝土，粉煤灰掺量不宜太多，宜在10～15%以内。

　　③掺加外加剂：掺加具有减水、增塑、缓凝、引气的泵送剂，可以改善混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性④选用质量优良的粗细集料：粗集料，根据结构最小断面尺寸和泵送管道内径，选择合理的最大粒径，尽可能选用较大的粒径;细集料，以采用级配良好的中砂为宜。

　　(3)泵送混凝土施工工艺改进：①控制混凝土出机温度和浇筑温度;②改进搅拌工艺，采用二次投料的净浆裹石或砂浆裹石工艺，可以有效地防止水分聚集在水泥砂浆和石子的界面上，使硬化后界面过渡层结构致密、粘结力增大，从而提高混凝土强度10%或节约水泥5%，并进一步减少水化热和裂缝;③改进振动工艺，对已浇筑的混凝土，在终凝前进行二次振动，可排除混凝土因泌水，在石子、水平钢筋下部形成的空隙和水分，提高粘结力和抗拉强度，并减少内部裂缝与气孔，提高抗裂性;④改进养护工艺，为了严格控制大体积混凝土的内外温差，确保混凝土质量，减少裂缝，养护是一个十分重要和关键的工序，必须切实做好。

　　(4)施工期采取必要措施

　　①浇筑砼期间及强度形成初期，尽量减少外部震动，施工期间正好有泵站后方回填区强夯施工，我们要求在砼浇筑期间停止强夯施工，以避免震动对砼的影响。②混凝土尽可能晚拆模，拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上，混凝土的现场试块强度不低于C5。

　　结论：通过采取设计、施工措施，严格控制商品砼质量、规范养护，泵站沉箱裂缝控制很好，符合设计及规范要求。

《大型沉箱混凝土裂缝控制》

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