论文部分内容阅读
【摘 要】 经济的快速发展让各类工程建设愈发的迅速，混凝土结构有了大范围的应用。而对于薄壁混凝土来说，其出现的裂缝问题也日益受到人们的关注。在南水北调工程中，薄壁混凝土有着较广泛的应用，由此其中的薄壁混凝土裂缝控制自然成为施工人员关注的重点。本文结合笔者所参与的南水北调工程某段施工的经历，简要探讨了薄壁混凝土裂缝的成因以及控制策略，以期能为所需者提供借鉴。
【关键词】 薄壁;混凝土;裂缝;控制
渠道衬砌薄壁混凝土裂缝之所以会出现各样是的裂缝，主要是因为渠道结构形式、施工中混凝土干缩、温度、混凝土和易性、荷载、地基变形、混凝土养护等造成的。
一、工程概况
南水北调某工程段项目为长3.780km渠道及分水口门以及相应的4座抽排泵站等。渠道断面为梯形，对于渠底的宽度在14.5-12.0m之间，渠底的高程为112.94～112.775m。此渠段渠道衬砌混凝土的设计标号是C20（W6F150），一级配，渠坡混凝土厚10cm，渠底混凝土厚8cm，全渠段为复合土工膜防渗，混凝土板纵横向以4m设一分缝，通缝与半缝间隔布置。顺水流方向从下往上分缝依次为半缝-通缝-半缝-通缝。渠道衬砌薄壁混凝土若裂缝较多会影响混凝土的质量和使用寿命，甚至土工膜遭到破坏达不到防渗效果。
二、薄壁混凝土裂缝产生的原因
1、干缩裂缝
此裂缝主要是因为混凝土施工中温度过高以及风速过大等造成了混凝土自由水在未充分与水泥水化前过快损失。由于水分过快的蒸发和流失，水分有聚集流失表面的趋势，产生很大的毛细孔隙张力，混凝土体积产生收缩，由于又是薄壁混凝土，周围不存在约束，内部又有拉应力，当拉应力超过混凝土材料早期抗拉强度时，便引起了干缩裂缝。
2、渠道坡面结构形式
此段大部分采取的是坡面混凝土施工的方式，本段渠道坡比采取的是1∶3.25以及1∶3.50。由于坡面形式混凝土摊铺有向下滑動的趋势，加上混凝土与基础接触面摩擦力不均匀，易产生不均匀滑动，使混凝土产生不同程度的拉裂，进而产生的裂缝。
3、混凝土和易性及凝结时间
采取的混凝土设计标号C20（W6F150），设计坍落度40～60（mm），运距1～3km，运输时间5-20min，运输方式是通过混凝土搅拌车进行运输。渠道混凝土施工要求较高的混凝土和易性，若混凝土坍落度过大，坡面形式易产生下滑，产生应力裂缝和干缩裂缝。混凝土凝结时间过快，导致在未完全收面前已凝结，易发生应力裂缝。同样，混凝土凝结过慢，导致自由水过多流失，同样会产生应力裂缝。
4、温度
施工中尤其要控制好混凝土的温度，如果温度过高，则水化的就非常快，水化热集中释放，裂缝产生。温度过低，混凝土冻胀，造成应力裂缝。施工温度超过30℃，低于5℃和干旱、多风、日晒的天气施工时，薄壁混凝土由于内外温差超过20℃和表面失水过快均会不同程度的形成表面裂缝。
5、地基变形
本标段渠道衬砌混凝土基础是在原状土上摊铺20cm厚反滤料，反滤料上铺设2cm保温板，保温板上方铺设两布一膜防渗土工膜，土工膜上摊铺混凝土。基础密实程度和结合层处是否密实，决定是否会产生沉降裂缝。基础密实度不均匀容易产生不均匀沉降，导致摊铺后的混凝土拉裂。
6、荷载
摊铺混凝土后，受制于混凝土自身的重量以及施工中出现的人为因素等，都可能会让混凝土承受不均匀荷载，在未达到强度时就被应力破坏，产生不均匀的沉降裂缝。
7、养护
在混凝土终凝后需要做好及时的养护工作，以便于更好地防止未参与水化的水分出现散失，进而维持较为稳定的温度，冬天防止冻胀破坏产生裂缝。养护不到位，水分散失不能控制、太阳暴晒，温度不稳定，冬季气温过低，都会产生干缩裂缝和温度应力裂缝。
三、薄壁混凝土裂缝控制技术
1、配合比控制
该标段的混凝土设计标号是C20（W6F150），一级配，5-20mm的碎石，设计坍落度是在40-60mm，运输距离为1-3km，运输时间5-15min，运输方式为混凝土搅拌车运输。混凝土配合比设计时，在保证混凝土具有良好工作性的情况下，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、低热和高劈裂强度”的抗裂混凝土。混凝土配合比设计时，减少拌合水用量就要掺加高效减水剂，也减小了水泥用量，防止过大的水化热产生。在满足和易性需要的情况下合理地控制砂率，有利于减少混凝土浆量，减少因为砂浆水分流失引起的干缩裂缝。
2、原材料控制
该项控制主要包括粗骨料控制、水泥控制、粉煤灰控制、细骨料控制以及外加剂等。
3、干缩裂缝控制
混凝土的水泥用量、砂率以及水灰比等不能过大;需要严控砂石含泥量，避免过量的使用粉砂;混凝土应振捣密实，并注意对板面进行抹压，可在混凝土初凝后、终凝前进行二次抹压，以提高混凝土抗拉强度，减少收缩量。加强混凝土早期养护，并适当延长养护时间。因为衬砌混凝土长期暴露在外，可覆盖棉被、草帘、草袋，避免曝晒，并定期适当洒水，保持湿润。薄壁衬砌混凝土应避免发生过大湿度变化。
4、渠道坡面结构裂缝控制
受制于渠道坡面的结构形式，在混凝土摊铺面采用的并非是水平面，混凝土摊铺后有向下滑动的趋势。为此，我们需要严格控制混凝土入仓坍落度，做到摊铺振捣后的混凝土处在相对稳定的状态。混凝土与基础接触面应清洁，使混凝土能稳固的着伏在两布一膜上，避免因滑动拉坏混凝土，产生裂缝。
5、温度控制
介于渠道衬砌混凝土有着厚度小、面积大等特点，可能会较为容易出现热胀冷缩的温度裂缝，尤其是秋季昼夜温差大，再加上大面积薄壁结构叠加热涨现象，到了晚上温度降低，水化热减少，混凝土又处在冷缩的状态中，容易产生裂缝。因此，薄壁衬砌混凝土施工温度≤28℃，日最高气温超过30℃时，选择在早晨、傍晚或夜间施工，并采取料场设遮阳棚降温、拌合水加冰降温等措施控制混凝土入仓温度≤28℃;当现场气温超过35℃时，应停止施工。
6、地基变形控制
此项控制主要包含了控制好保温板铺设、铺设反滤料、土工膜铺设等。
7、混凝土浇筑控制
该项控制主要有混凝土运输、搅拌、浇筑、振捣、抹面以及收光控制等内容。
8、养护控制
对于混凝土的养护来所，其对于混凝土的强度增长以及控制裂缝都有较大的影响，如果水分出现较快的散失，则有可能会让混凝土水泥的水化不完全，强度增长不足，同样水分散失会产生干缩裂缝。要避免强度损失和裂缝的产生就要及时进行养护。
四、结论
南水北调该工程段通过上述裂缝施工控制技术后，薄壁混凝土裂缝现象得到了很好的控制，效果也是较为理想。希望广大的工程建设者能够从中得到启发。
参考文献：
[1]蒋晓燕，肖备，王彦理.GRF现浇混凝土空心楼板裂缝分析与防治[J].施工技术.2010（02）
[2]李庆梅.商品混凝土裂缝控制探究[J].福建建材.2010（01）
[3]魏以忠，周毓.浅议混凝土的几种施工技术[J].中国新技术新产品.2010（03）
[4]张丽静.浅谈建筑施工中混凝土的质量检查[J].住宅产业.2010（01）
【关键词】 薄壁;混凝土;裂缝;控制
渠道衬砌薄壁混凝土裂缝之所以会出现各样是的裂缝，主要是因为渠道结构形式、施工中混凝土干缩、温度、混凝土和易性、荷载、地基变形、混凝土养护等造成的。
一、工程概况
南水北调某工程段项目为长3.780km渠道及分水口门以及相应的4座抽排泵站等。渠道断面为梯形，对于渠底的宽度在14.5-12.0m之间，渠底的高程为112.94～112.775m。此渠段渠道衬砌混凝土的设计标号是C20（W6F150），一级配，渠坡混凝土厚10cm，渠底混凝土厚8cm，全渠段为复合土工膜防渗，混凝土板纵横向以4m设一分缝，通缝与半缝间隔布置。顺水流方向从下往上分缝依次为半缝-通缝-半缝-通缝。渠道衬砌薄壁混凝土若裂缝较多会影响混凝土的质量和使用寿命，甚至土工膜遭到破坏达不到防渗效果。
二、薄壁混凝土裂缝产生的原因
1、干缩裂缝
此裂缝主要是因为混凝土施工中温度过高以及风速过大等造成了混凝土自由水在未充分与水泥水化前过快损失。由于水分过快的蒸发和流失，水分有聚集流失表面的趋势，产生很大的毛细孔隙张力，混凝土体积产生收缩，由于又是薄壁混凝土，周围不存在约束，内部又有拉应力，当拉应力超过混凝土材料早期抗拉强度时，便引起了干缩裂缝。
2、渠道坡面结构形式
此段大部分采取的是坡面混凝土施工的方式，本段渠道坡比采取的是1∶3.25以及1∶3.50。由于坡面形式混凝土摊铺有向下滑動的趋势，加上混凝土与基础接触面摩擦力不均匀，易产生不均匀滑动，使混凝土产生不同程度的拉裂，进而产生的裂缝。
3、混凝土和易性及凝结时间
采取的混凝土设计标号C20（W6F150），设计坍落度40～60（mm），运距1～3km，运输时间5-20min，运输方式是通过混凝土搅拌车进行运输。渠道混凝土施工要求较高的混凝土和易性，若混凝土坍落度过大，坡面形式易产生下滑，产生应力裂缝和干缩裂缝。混凝土凝结时间过快，导致在未完全收面前已凝结，易发生应力裂缝。同样，混凝土凝结过慢，导致自由水过多流失，同样会产生应力裂缝。
4、温度
施工中尤其要控制好混凝土的温度，如果温度过高，则水化的就非常快，水化热集中释放，裂缝产生。温度过低，混凝土冻胀，造成应力裂缝。施工温度超过30℃，低于5℃和干旱、多风、日晒的天气施工时，薄壁混凝土由于内外温差超过20℃和表面失水过快均会不同程度的形成表面裂缝。
5、地基变形
本标段渠道衬砌混凝土基础是在原状土上摊铺20cm厚反滤料，反滤料上铺设2cm保温板，保温板上方铺设两布一膜防渗土工膜，土工膜上摊铺混凝土。基础密实程度和结合层处是否密实，决定是否会产生沉降裂缝。基础密实度不均匀容易产生不均匀沉降，导致摊铺后的混凝土拉裂。
6、荷载
摊铺混凝土后，受制于混凝土自身的重量以及施工中出现的人为因素等，都可能会让混凝土承受不均匀荷载，在未达到强度时就被应力破坏，产生不均匀的沉降裂缝。
7、养护
在混凝土终凝后需要做好及时的养护工作，以便于更好地防止未参与水化的水分出现散失，进而维持较为稳定的温度，冬天防止冻胀破坏产生裂缝。养护不到位，水分散失不能控制、太阳暴晒，温度不稳定，冬季气温过低，都会产生干缩裂缝和温度应力裂缝。
三、薄壁混凝土裂缝控制技术
1、配合比控制
该标段的混凝土设计标号是C20（W6F150），一级配，5-20mm的碎石，设计坍落度是在40-60mm，运输距离为1-3km，运输时间5-15min，运输方式为混凝土搅拌车运输。混凝土配合比设计时，在保证混凝土具有良好工作性的情况下，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、低热和高劈裂强度”的抗裂混凝土。混凝土配合比设计时，减少拌合水用量就要掺加高效减水剂，也减小了水泥用量，防止过大的水化热产生。在满足和易性需要的情况下合理地控制砂率，有利于减少混凝土浆量，减少因为砂浆水分流失引起的干缩裂缝。
2、原材料控制
该项控制主要包括粗骨料控制、水泥控制、粉煤灰控制、细骨料控制以及外加剂等。
3、干缩裂缝控制
混凝土的水泥用量、砂率以及水灰比等不能过大;需要严控砂石含泥量，避免过量的使用粉砂;混凝土应振捣密实，并注意对板面进行抹压，可在混凝土初凝后、终凝前进行二次抹压，以提高混凝土抗拉强度，减少收缩量。加强混凝土早期养护，并适当延长养护时间。因为衬砌混凝土长期暴露在外，可覆盖棉被、草帘、草袋，避免曝晒，并定期适当洒水，保持湿润。薄壁衬砌混凝土应避免发生过大湿度变化。
4、渠道坡面结构裂缝控制
受制于渠道坡面的结构形式，在混凝土摊铺面采用的并非是水平面，混凝土摊铺后有向下滑动的趋势。为此，我们需要严格控制混凝土入仓坍落度，做到摊铺振捣后的混凝土处在相对稳定的状态。混凝土与基础接触面应清洁，使混凝土能稳固的着伏在两布一膜上，避免因滑动拉坏混凝土，产生裂缝。
5、温度控制
介于渠道衬砌混凝土有着厚度小、面积大等特点，可能会较为容易出现热胀冷缩的温度裂缝，尤其是秋季昼夜温差大，再加上大面积薄壁结构叠加热涨现象，到了晚上温度降低，水化热减少，混凝土又处在冷缩的状态中，容易产生裂缝。因此，薄壁衬砌混凝土施工温度≤28℃，日最高气温超过30℃时，选择在早晨、傍晚或夜间施工，并采取料场设遮阳棚降温、拌合水加冰降温等措施控制混凝土入仓温度≤28℃;当现场气温超过35℃时，应停止施工。
6、地基变形控制
此项控制主要包含了控制好保温板铺设、铺设反滤料、土工膜铺设等。
7、混凝土浇筑控制
该项控制主要有混凝土运输、搅拌、浇筑、振捣、抹面以及收光控制等内容。
8、养护控制
对于混凝土的养护来所，其对于混凝土的强度增长以及控制裂缝都有较大的影响，如果水分出现较快的散失，则有可能会让混凝土水泥的水化不完全，强度增长不足，同样水分散失会产生干缩裂缝。要避免强度损失和裂缝的产生就要及时进行养护。
四、结论
南水北调该工程段通过上述裂缝施工控制技术后，薄壁混凝土裂缝现象得到了很好的控制，效果也是较为理想。希望广大的工程建设者能够从中得到启发。
参考文献：
[1]蒋晓燕，肖备，王彦理.GRF现浇混凝土空心楼板裂缝分析与防治[J].施工技术.2010（02）
[2]李庆梅.商品混凝土裂缝控制探究[J].福建建材.2010（01）
[3]魏以忠，周毓.浅议混凝土的几种施工技术[J].中国新技术新产品.2010（03）
[4]张丽静.浅谈建筑施工中混凝土的质量检查[J].住宅产业.2010（01）