戴家興
(深圳市給排水工程建設指揮部)

　　近幾年來，深圳市梅林水廠清水池、送水泵房，大沖轉輸泵站的集水池，濱河污水處理廠的氧化溝以及羅芳污水處理廠“B”段曝氣池等構筑物的混凝土澆筑量都在5 000m³以上，且防滲要求特別高(混凝土為S6～S8)，因此在實際施工的監(jiān)理過程中，混凝土裂縫控制成為首要問題。

1 產生裂縫的原因

　　據國內外的調查資料表明，鋼筋混凝土構筑物裂縫產生的原因中，屬于荷載引起的約占20%，屬于變形(溫度、收縮、膨脹、不均勻沉降等)引起的約占80%，其中混凝土收縮占主導地位。
混凝土的體積收縮，最主要和最常見的是干縮和冷縮，前者為混凝土硬化前的裂縫，后者是混凝土硬化后的裂縫。
1.1 混凝土硬化前(塑性階段)的裂縫)
　　①混凝土骨料沉落引起的裂縫：混凝土澆筑后，粗骨料開紿沉落，擠去了水分及空氣，出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，這種沉落現(xiàn)象直到混凝土硬化時才停止。鋼筋、預埋件及大的粗骨料會阻礙骨料的自由沉落使之分離，使混凝土塑性階段出現(xiàn)裂縫。另外，混凝土處于塑性階段時，因地基沉陷、模板吸水膨脹、變形或松動亦會引起裂縫。
　　②塑性收縮裂縫：混凝土表面的塑性收縮縫一般出現(xiàn)在混凝土表面水消失的時候。這種裂縫主要是混凝土固化時游離水的蒸發(fā)所致，而蒸發(fā)速度決定于混凝土表面的空氣、溫度、風速、相對濕度和混凝土自身的表面濕度。
　　③花紋狀裂縫：混凝土出現(xiàn)六角形花紋裂縫是由于不正確的表面抹平及養(yǎng)護方式所造成的，過分的刮抹是出現(xiàn)裂縫的主要原因。
1.2 混凝土硬化后的裂縫
　　混凝土硬化后，在干燥條件下的收縮率為0.05%?，拌合水量用得多，混凝土的收縮更大。此外骨料本身質量、砂漿和骨料聯(lián)結等的不同也影響混凝土的收縮。
　　在混凝土中，水化熱所引起的溫度升高在各點是不同的，在新灌注的混凝土中不斷產生熱量，形成一定時間的內部溫度高、外表面溫度低的現(xiàn)象，在混凝土處于低齡期時更是如此，這時由于溫度變化混凝土收縮更明顯。
　　混凝土堿骨料反應(某種骨料如蛋白石與高堿水泥中的堿化合物化學反應)的產物比原有化合物體積增大，從而使混凝土內部出現(xiàn)膨脹，外部因干燥而開裂，形成一種特殊的開裂形式。
1.3 其他原因造成的裂縫
　　①施工中骨料含泥量、石粉含量較多，粗細骨料級配不合理，加大了混凝土收縮量。因此，現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定(對C30以下混凝土)粗骨料含泥量＜2%，細骨料含泥量＜3%。
　　②水灰比偏大，混凝土單位用量每增加1%，其干縮增加2%～3%，同時混凝土產生離析現(xiàn)象，從而降低混凝土的強度，導致混凝土截面上應力分布不均勻，使混凝土產生裂縫。
　　③模板澆水不夠或混凝土養(yǎng)護時澆水不夠容易產生裂縫。應采用濕透的木膜，模板拆除后潮濕養(yǎng)護，防止曝曬。
　　④地基不均勻沉降或施工荷載超載易使混凝土產生裂縫，混凝土的實際標號達不到設計要求或混凝土保護層過薄、外加劑使用不當等也會引起混凝土裂縫。

2 避免裂縫的控制措施

2.1 設置“ 后澆帶 ”
　　梅林水廠送水泵房工程底板長66.60m，寬21.20 m，厚度0.8～1.2 m，埋深7.8 m，混凝土采用C25S8，總體混凝土澆筑量為9730.69 m³。由于混凝土干縮一般在3～6個月內完成大部分，設置后澆帶的做法是在存在大量混凝土干縮和冷縮的施工前期，將結構人為分段，分段處預留1 m左右寬度的空段，并貫通地下、地上整個結構，但該部位鋼筋連續(xù)不斷。90～180 d后，在空段處澆筑膨脹混凝土，對兩邊混凝土進行擠壓。泵房施工中在底板中間段取了一個空段，待底板澆筑完成6個月后，再對此空段澆筑C30高強混凝土，從而解決了混凝土收縮開裂的問題。在梅林水廠二期5 000m³清水池施工中同樣設置了混凝土后澆帶，閉水試驗一次成功，未發(fā)現(xiàn)異常。
2.2 采用補償收縮混凝土　
　　近年來，補償收縮混凝土的出現(xiàn)使結構承重與防水合二為一，達到永久性結構自防水，從而取代了采用后澆帶的傳統(tǒng)施工方法。
　　由于混凝土硬化過程中水化熱是導致混凝土開裂的主要原因，而水化熱高的原因又取決于水泥用量大小，水泥用量大，相應水化熱就高，反之則低。因此補償收縮混凝土是在混凝土中摻入膨脹劑(主要含量為鋁酸鈣)10%～12%取代水泥，降低水泥用量，推遲水化熱峰值的出現(xiàn)，使升溫延長，降低水化熱峰值，最終避免裂縫的出現(xiàn)。在施工中，常采用的膨脹劑為VEA、AEA、SP--1、EP--7。
　　深圳市羅芳污水處理廠“B”段曝氣池工程中采用VEA補償混凝土，取得良好效果。VEA補償收縮混凝土的抗裂原理就是在水泥中摻入10%～12%的VEA制成VEA補償收縮混凝土，在限制條件下，VEA產生的膨脹能轉變?yōu)?.2～0.7 MPa的預壓應力儲存于結構中。這一預壓應力可抵消結構產生的拉應力，從而防止或減少收縮裂縫的出現(xiàn)。根據這一原理，VEA補償收縮混凝土能完全補償混凝土的干縮，并且能使混凝土在中期獲得微弱膨脹，以補償混凝土的冷縮。
　　羅芳污水處理廠“B”段曝氣池工程為一鋼筋混凝土池體，底板長71.00 m，寬2×38.20 m，底板厚850 mm，墻厚500 mm，墻高7.85 m，混凝土標號C25S8，425^#礦渣水泥，齡期28d，水化熱為335 J/g，水泥單方用量360 kg/m³，水灰比0.50，混凝土澆筑量9000 m³。
　　計算混凝土內外溫度：
　　T=WQ/(C·r)
　　式中　T--混凝土絕熱升溫
　　　　　W--每m³的水泥用量
　　　　　Q--單位水泥28 d累積水化熱
　　　　　C--混凝土的比熱
　　　　　r--混凝土密實度

　　T max=360×355/0.92×2400=54.62℃

　　大體積混凝土最高溫度皆發(fā)生在澆筑第三天。

　　T_h=T_t+T_o式中　　T_h--混凝土澆筑內部的最高溫度
　　　　　　T_t－混凝土實際內部最高溫度，一般為0.675T_max
　　　　　　To--混凝土的入模溫度

　　若To按20 ℃計算，T_h=56.87 ℃
　　由于混凝土澆筑后第三天表面溫度能達到25 ℃，因此,ΔT=T_h-25=31.87 ℃＞25 ℃(規(guī)范要求中心溫度與表面溫度之差<25 ℃)，可見會出現(xiàn)裂縫。
　　在施工中采用VEA混凝土作結構自防水，內摻12%VEA，降低水泥用量，從而降低水化熱峰值。混凝土連續(xù)采用泵送，澆筑完成后沒有采用后澆帶，減小了分縫處理工作帶來的麻煩，大大縮短了工期，有效地避免了裂縫的產生。
2.3 其他防止混凝土裂縫的措施
　　①在選料、級配、配合比、施工操作等方面，建立一套完整的施工工藝流程，保證混凝土的施工質量。
　　②選擇合適的配合比和混凝土坍落度，控制單位體積用量，盡量減少單位用水量，使水灰比偏小，嚴格控制水泥超量。為避免外界氣候的影響，澆筑混凝土時環(huán)境溫度宜<35 ℃。?
　　③改進攪拌及振搗工藝，合理設置振搗位置、間距及振動器振搗能量，確定合適的振搗次序和振搗時間，重視插入式振動棒附著式振動器的合理配合，混凝土表面要用平板振動器壓平抹光，充分保證混凝土的密實度，同時要防止混凝土離析。?
　　④充分濕透模板，嚴格控制拆模時間。由于模板對混凝土表面有良好的保溫、保濕作用，并能約束混凝土表面的部分應變，因此模板對早期有良好的保護作用，為防止混凝土的裂縫，宜待水化熱溫差降至15℃以下并選擇合適的氣候條件拆模。?

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