關於混凝土裂縫控制技術探討

1、 技術內容

混凝土裂縫控制與結構設計、材料選擇和施工工藝等多個環節相關。結構設計主要涉及結構形式、配筋、構造措施及超長混凝土結構的裂縫控制技術等；材料方面主要涉及混凝土原材料控制和優選、配合比設計優化；施工方面主要涉及施工縫與後澆帶、混凝土澆築、水化熱溫升控制、綜合養護技術等。

（1）結構設計對超長結構混凝土的裂縫控制要求

超長混凝土結構如不在結構設計與工程施工階段採取有效措施，將會引起不可控制的非結構性裂縫，嚴重影響結構外觀、使用功能和結構的耐久性。超長結構產生非結構性裂縫的主要原因是混凝土收縮、環境溫度變化在結構上引起的溫差變形與下部豎向結構的水平約束剛度的影響。

為控制超長結構的裂縫，應在結構設計階段採取有效的技術措施。主要應考慮以下幾點：

1）對超長結構宜進行溫度應力驗算，溫度應力驗算時應考慮下部結構水平剛度對變形的約束作用、結構合攏後的最大溫升與溫降及混凝土收縮帶來的不利影響，並應考慮混凝土結構徐變對減少結構裂縫的有利因素與混凝土開裂對結構截面剛度的折減影響。

2）為有效減少超長結構的裂縫，對大柱網公共建築可考慮在樓蓋結構與樓板中採用預應力技術，樓蓋結構的框架樑應採用有粘接預應力技術，也可在樓板內配置構造無粘接預應力鋼筋，建立預壓力，以減小由於溫度降溫引起的拉應力，對裂縫進行有效控制。除了施加預應力以外，還可適當加強構造配筋、採用纖維混凝土等用於減小超長結構裂縫的技術措施。

3）設計時應對混凝土結構施工提出要求，如對大面積底板混凝土澆築時採用分倉法施工、對超長結構採用設置後澆帶與加強帶，以減少混凝土收縮對超長結構裂縫的影響。當大體積混凝土置於岩石地基上時，宜在混凝土墊層上設置滑動層，以達到減少岩石地基對大體積混凝土的約束作用。

（2）原材料要求

1）水泥宜採用符合現行國家標準規定的普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥；大體積混凝土宜採用低熱礦渣硅酸鹽水泥或中、低熱硅酸鹽水泥，也可使用硅酸鹽水泥同時複合大摻量的礦物摻合料。水泥比表面積宜小於350m²/kg，水泥鹼含量應小於0.6%；用於生產混凝土的水泥溫度不宜高於60℃，不應使用溫度高於60℃的水泥拌制混凝土。

2）應採用二級或多級級配粗骨料，粗骨料的堆積密度宜大於1500kg/m³，緊密堆積密度的空隙率宜小於40%。骨料不宜直接露天堆放、暴曬，宜分級堆放，堆場上方宜設罩棚。高溫季節，骨料使用溫度不宜高於28℃。

3）根據需要，可摻加短鋼纖維或合成纖維的混凝土裂縫控制技術措施。合成纖維主要是抑制混凝土早期塑性裂縫的發展，鋼纖維的摻入能顯著提高混凝土的抗拉強度、抗彎強度、抗疲勞特性及耐久性；纖維的長度、長徑比、表面性狀、截面性能和力學性能等應符合國家有關標準的規定，並根據工程特點和製備混凝土的性能選擇不同的纖維。

4）宜採用高性能減水劑，並根據不同季節和不同施工工藝分別選用標準型、緩凝型或防凍型產品。高性能減水劑引入混凝土中的鹼含量（以Na₂O+0.658K₂O計）應小於0.3kg/m³；引入混凝土中的氯離子含量應小於0.02kg/m³

5）採用的粉煤灰礦物摻合料，應符合現行國家標準《用於水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596的規定。粉煤灰的級別不宜低於Ⅱ級，且粉煤灰的需水量比不宜大於100%，燒失量宜小於5%。

6）採用的礦渣粉礦物摻合料，應符合《用於水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》GB/T18046的規定。礦渣粉的比表面積宜小於450m²/kg，流動度比應大於95%，28d活性指數不宜小於95%。

（3）配合比要求

1）混凝土配合比應根據原材料品質、混凝土強度等級、混凝土耐久性以及施工工藝對工作性的要求，通過計算、試配、調整等步驟選定。

2）配合比設計中應控制膠凝材料用量，C60以下混凝土最大膠凝材料用量不宜大於550kg/m³，C60、C65混凝土膠凝材料用量不宜大於560kg/m³，C70、C75、C80混凝土膠凝材料用量不宜大於580kg/m

3）對於大體積混凝土，應採用大摻量礦物摻合料技術，礦渣粉和粉煤灰宜複合使用。

4）纖維混凝土的配合比設計應滿足《纖維混凝土應用技術規程》JGJ/T221的要求。

5）配製的混凝土除滿足抗壓強度、抗滲等級等常規設計指標外，還應考慮滿足抗裂性指標要求。

（4）大體積混凝土設計齡期

大體積混凝土宜採用長齡期強度作為配合比設計、強度評定和驗收的依據。基礎大體積混凝土強度齡期可取為60d（56d）或90d；柱、牆大體積混凝土強度等級不低於C80時，強度齡期可取為60d（56d）。

（5）施工要求

1）大體積混凝土施工前，宜對施工階段混凝土澆築體的溫度、溫度應力和收縮應力進行計算，確定施工階段

混凝土澆築體的溫升峰值、裡表溫差及降溫速率的控制指標，制定相應的溫控技術措施。

一般情況下，溫控指標宜符合下列要求：夏（熱）期施工時，混凝土入模前模板和鋼筋的溫度以及附近的局部氣溫不宜高於40℃，混凝土入模溫度不宜高於30℃，混凝土澆築體最大溫升值不宜大於50℃；在覆蓋養護期間，混凝土澆築體的表面以內（40～100mm）位置處溫度與澆築體表面的溫度差值不應大於25℃；結束覆蓋養護後，混凝土澆築體表面以內（40-100mm）位置處溫度與環境溫度差值不應大於25℃；澆築體養護期間內部相鄰二點的溫度差值不應大於25℃；混凝土澆築體的降溫速率不宜大於2.0℃/d。

基礎大體積混凝土測溫點設置和柱、牆、梁大體積混凝土測溫點設置及測溫要求應符合《混凝土結構工程施工規範》GB 50666的要求。

2）超長混凝土結構施工前，應按設計要求採取減少混凝土收縮的技術措施，當設計無規定時，宜採用下列方法：

分倉法施工：對大面積、大厚度的底板可採用留設施工縫分倉澆築，分倉區段長度不宜大於40m，地下室側牆分段長度不宜大於16m；分倉澆築間隔時間不應少於7d，跳倉接縫處按施工縫的要求設置和處理。

後澆帶施工：對超長結構一般應每隔40～60m設一寬度為700～1000mm的後澆帶，縫內鋼筋可採用直通或搭接連接；後澆帶的封閉時間不宜少於45d；後澆帶封閉施工時應清除縫內雜物，採用強度提高一個等級的無收縮或微膨脹混凝土進行澆築。

3）在高溫季節澆築混凝土時，混凝土入模溫度應低於30℃，應避免模板和新澆築的混凝土直接受陽光照射；混凝土入模前模板和鋼筋的溫度以及附近的局部氣溫均不應超過40℃；混凝土成型後應及時覆蓋，並應儘可能避開炎熱的白天澆築混凝土。

4）在相對溼度較小、風速較大的環境下澆築混凝土時，應採取適當擋風措施，防止混凝土表面失水過快，此時應避免澆築有較大暴露面積的構件；雨期施工時，必須有防雨措施。

6）混凝土的拆模時間除考慮拆模時的混凝土強度外，還應考慮拆模時的混凝土溫度不能過高，以免混凝土表面接觸空氣時降溫過快而開裂，更不能在此時澆涼水養護；混凝土內部開始降溫以前以及混凝土內部溫度最高時不得拆模。

一般情況下，結構或構件混凝土的裡表溫差大於25℃、混凝土表面與大氣溫差大於20℃時不宜拆模；大風或氣溫急劇變化時不宜拆模；在炎熱和大風乾燥季節，應採取逐段拆模、邊拆邊蓋的拆模工藝。

7）混凝土綜合養護技術措施。對於高強混凝土，由於水膠比較低，可採用混凝土內摻養護劑的技術措施；對於豎向等結構，為避免間斷澆水導致混凝土表面乾溼交替對混凝土的不利影響，可採取外包節水養護膜的技術措施，保證混凝土表面的持續溼潤。

8）纖維混凝土的施工應滿足《纖維混凝土應用技術規程》JGJ/T221的規定。

2、技術指標

混凝土的工作性、強度、耐久性等應滿足設計要求，關於混凝土抗裂性能的檢測評價方法主要方法如下：

（1）圓環抗裂試驗，見《混凝土結構耐久性設計與施工指南》CCES01附錄A1；

（2）平板誘導試驗，見《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》GB/T50082；

（3）混凝土收縮試驗，見《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》GB/T50082。

3、適用範圍

適用於各種混凝土結構工程，特別是超長混凝土結構，如工業與民用建築、隧道、碼頭、橋樑及高層、超高層混凝土結構等。

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