摘要：随着我国经济蓬勃发展，科技迅速腾飞，人们对美好生活的向往，对建筑结构的大空间要求，在建筑领域所运用的技术也越来越完善，社会的基础建设力度加大，越来越多的居住小区配套建设带底层商业的转换层结构建筑，同时应运而生的还有部分在转换层结构砼施工中极易出现的常见问题，例如如何对砼裂缝进行有效的控制等，砼产生裂缝会逐渐腐蚀砼内部的钢筋，对砼结构的安全性造成威胁，所以要想保证建筑的安全，保障工程质量，就要解决砼裂缝的问题，对砼的裂缝将有效控制。
关键词：转换层结构转换层结构砼；裂缝；控制措施
前言：转换层结构砼因其截面厚度较大、使用的水泥较多、厚度较大不易散热，释放的水化热，会产生较大的温度变化和收缩作用，由此而产生的温度和收缩应力，是导致砼出现裂缝的主要原因；在高温季节，高标号水泥和过多的水泥用量将导致过高的温升，在外界气温下降后将产生较大的温差，失水养护和长期暴露也将导致较大的收缩，当砼结构内部温升产生的收缩应力超过其抗拉强度，就会引起结构开裂。【1】
控制砼浇筑块体因水泥水化热引起的温升、砼浇筑块体的里外温差及降温速度，防止砼出现有害的温度裂缝（包括砼收缩）是施工技术的关键问题。要采用以防为主、采用温控技术，在块体的设计、砼材料的选择、配合比设计、拌制、运输、浇筑、砼的保温养护、施工过程中砼浇筑块体内部温度及温度应力的监测环节，采取一系列的技术措施。【2】
一、原材料
1、水泥
① 在转换层结构砼施工中，水泥引起的水化热温升较高，温差大，容易引起温度裂缝。为此，在施工中要选择水化热较低的水泥以及尽量降低单方水泥用量。一般来说水泥用量每增减1kg，温度相应升降0.1C°；
② 应选用矿渣硅酸盐或者粉煤灰硅酸盐等中、低热水泥，转换层结构砼施工所用水泥其3天的水化热宜小于240kj/kg，7天的水化热宜小于270kj/kg；
③ 当砼有抗渗指标要求时，所用水泥的C3A含量不应大于8%；
④ 所用水泥的拌合时的温度应小于60℃；
2、掺合料及外加剂
根据国内外大量试验资料说明，砼中掺入适量的粉煤灰后不仅能代替部分水泥，由于粉煤灰颗粒特性可起到润滑作用，可极大地改善砼工作性和可泵性，且可显著地降低砼水化热。
粉煤灰掺量应控制在水泥用量的40%以内；矿渣粉的掺量应控制在水泥用量的50%以内；粉煤灰和矿渣粉掺合料的总量应控制在砼中水泥用量的50%；
宜采用高性能减水剂。近年来，聚羧酸类高效减水剂的发展，不但可以有效减少砼水泥用量，其配置的砼还可以大幅减少砼收缩，这一技术的采用已经成为砼裂缝控制的发展方向，成为工程实践中裂缝控制的有效技术措施。
3、粗骨料
（1）基本要求
①混凝土粗骨料的最大粒径选择要符合连续级配的。不宜用单一的单粒级配制混凝土。
②考虑混凝土粗骨料的的强度压碎指标要求、考虑混凝土的标号、施工部位。
③现在都是商品混凝土，要考虑砼泵送时难易度问题，粗骨料的粒径小于等于40mm为宜。
④（GB50204）规定最大粒径不得大于结构截面最小边长尺寸的1/4，同时不得大于钢筋最小净距3/4。对于实心板，可允许采用板厚1/2的粒径，但最大不得大于50mm。对于 泵送砼，碎石的最大粒径与输送管内径之比，不宜大于1/3，卵石不宜大于1/2.5。
⑤应选用非碱活性的粗骨料。
（2）具体要求
①根据转换层结构梁、板钢筋间距、泵车输送管道直径等具体情况，尽可能选用5~40mm的石子。由于增大了骨料粒径，降低了水泥用量，砼的收缩和泌水随之降低，随着水泥用量的降低，水泥的水化热降低，降低了砼的温升。当然骨料粒径增大后，容易引起砼的离析，因此必须做好砼的试配工作，确定合理的配合比设计，施工过程中要加强振捣作业。另外，粗骨料颗粒级配符合筛分曲线要求，这样可避免堵泵，减少砂率、水泥用量、提高砼强度。
②由试验结果表明：采用5~40mm连续级配的石子比采用5~25mm连续级配的石子单方砼可降低用水量15kg左右，在相同水灰比情况下，水泥可降低20kg左右。当5~40mm石子符合筛分曲线要求时，其砂率控制在42%~44%左右即可满足泵送施工的要求。
4、细骨料
细骨料宜采用中粗砂，其细度模量应大于2.3。
采用中、粗砂，其细度模数为2.79，平均粒径0.381mm，他比采用细砂（细度模数为2.12，平均粒径0.336mm时），单方砼可降低用水量20~25kg，水泥相应也降低28~35kg，从而降低砼的干缩。
5、骨料的含泥量控制
骨料的含泥量必须作为管理的重点进行严格控制，根据相关实验结果表明骨料含泥量过大，不仅增加了砼收缩，同时又降低了砼抗拉强度，对砼的防裂是不利的。因此在转换层结构砼施工过程中，粗骨料含泥量应控制在1%以内，细骨料含泥量应控制在2%以内。
6、其他规范中的要求
① 所配置的砼拌合物，到浇筑工作面的坍落度应控制在100~140mm以内；
② 拌合水用量宜小于175kg/m3；
③ 水胶比不宜大于0.5；
④ 砂率宜为35%~40%。
⑤ 在运输和泵送过程中不得随意向拌合物中加水。
二、控制砼出机温度及浇筑温度
为了减少砼的总温升，减少转换层结构的梁、板温差和内外温差，控制出机及浇筑温度也是一项重要措施。
1、控制出机温度
（1）有关试验结果表明粗骨料每升高1C°则使砼出机温度升高0.342C°；
（2）有关试验结果表明水每升高1C°则使砼出机温度升高0.313C°；
（3）有关试验结果表明细骨料每升高1C°则使砼出机温度升高0.258C°；
（4）有关试验结果表明水泥每升高1C°则使砼出机温度升高0.088C°；
（5）由此可以看出，其中粗骨料的比热较小，但每立方米砼中粗骨料所占重量约为45.6%，水的重量在单方砼中约只占0.83%，但比热较大，因此对砼出机温度影响最大的是粗骨料和水的温度，其次是细骨料的温度，水泥的温度影响较小。因此控制出机温度的最有效办法是降低骨料的温度，所以骨料堆场应设置遮阳棚，同时也满足环保的要求，遮阳棚内应设置必要的喷雾设施，当环境温度较高时可向骨料喷射水雾。
2、控制浇筑温度
（1）砼入模温度不得超过30℃，砼浇筑体最大温升值不得超过50℃。
（2）砼从搅拌站出料后，经搅拌车运输、卸料泵送、浇筑振捣，找平等工序后的温度为浇筑温度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在高温季节或者环境温度≥30℃时（砼入模前环境温度应低于40℃），为了降低砼最高温升，减少转换层结构的梁、板温差和内外温差尽量降低温度损失，应采取如下措施：
①在砼水平输送管的整个长度范围内，应采取防晒保温措施，不间断地浇洒冷水，降低砼泵送过程中吸收太阳的辐射热；
②温度损失在浇筑过程中温度损失较大，应尽量增加泵车的数量同时压送，加大浇筑强度，缩短浇筑时间；
三、砼的施工
（一）转换层结构砼的浇筑应符合下列规定
1、砼浇筑层厚度应根据施工振捣设备的作用深度及砼的工作性能确定，整体连续浇筑时应控制浇筑层厚在300~500mm以内；对于结构厚度一般不大于2m，施工面积大、浇筑总量较大，且浇筑综合能力有限的砼工程，应采用整体推移式连续浇筑法；
2、整体分层连续浇筑或推移式连续浇筑，应尽量降低间歇时间，并应在底层砼初凝之前将上层砼浇筑完毕。层间最大的间隔时间应控制在砼的初凝时间以内。砼的初凝时间应经试验确定（可要求商砼供应单位完成，并提交具体时间参数；也可采用贯入阻力法测定，以贯入阻力值为3.5MPa时作为砼的初凝，所以应经试验确定，试验地点宜在施工现场），当层间间歇时间大于砼的初凝时间时，层面应采取措施，并满足砼施工缝的要求。
3、砼浇筑应从低处开始，沿长边方向的一端向另一端进行。当砼供应量有充足、人力资源有保障时，也采取可多点平行同时浇筑。
4、砼浇筑后要采取一些工艺措施如：二次振捣、二次抹压处理。
（二）裂缝产生的原因及应对方法
转换层大体积砼容易产生裂缝的内在因素是砼抗拉强度远低于其抗压强度。根据有关试验资料，砼的极限拉伸离散性很大，这与水泥用量、浆骨比、水灰比、粗骨料品种、砂石含泥量、砼振捣程度及养护方式有关。同时质量较差的砼在瞬时应力作用下极限拉伸只有3~5*，在正常质量条件下约为8~10*，在质量较好的条件下，约为12~15*。因此，在施工中应创造各种有利条件，确保砼均匀密实。
1、坍落度，转换层结构砼施工实践证明，如果能提高搅拌车卸料落差（垫筑搅拌车卸料台，提高其卸料高度），确保卸料畅通，泵车与搅拌车匹配适当，泵车受料处布局合理，可以同时停放两台搅拌车，从而保证连续卸料，不间断泵送，则坍落度可相应减少到10cm左右，且不影响台班产量。如果片面强调台班产量而提高坍落度，那么在同样强度条件下就要增加单位水泥用量，砼的总温升也会增加，砼的收缩也会随之增加，砼的抗拉强度也会降低，对转换层结构砼防裂抗裂带来极为不利的影响。
2、砼在卸料前，应高速运转一至两分钟，保证砼在进入泵车受料斗时质量均匀。应采用软管在上层钢筋的表面直接布料，以一个坡高（1：7~1：6即8°~10°）循序推进，一次到顶的浇筑方法。这种砼浇筑形式可以使砼的暴露面减至最小，以减少砼在白天外界气温高于 30℃以上时的冷量损失。
3、排除泌水，大流动砼在浇筑振捣过程中会产生大量的泌水，在施工时应该考虑到砼的浇筑顺序，及时排除泌水，有利于提高砼质量和抗裂。
4、合理确定拆模时间对于防止裂缝的开展有关系较大。砼早期因水泥水化热发展内部温度很高，如拆模过早，会引起砼里表温差过大，产生较大的拉应力，而早期强度较低，砼的极限拉伸较小，就容易产生裂缝。因此，转换层结构砼除既要保证强度，还要考虑防、抗裂的要求，防止产生过大的内外温差，因而引起裂缝产生。
（三）特殊气候条件下的施工
1、砼在高温天气施工时，应采取必要的措施降低原材料的温度如：遮盖、洒水、拌冰屑等，控制砼的入模温度在30℃以下。砼在二次振捣和二次抹压处理后，应及时进行保湿保温养护；应进行合理的施工组织避免砼在高温时段浇。
2、冬季浇筑砼时，宜采用热水拌合、加热骨料等提高砼原材料温度的措施，确保砼入模温度不低于5℃。砼浇筑后，应及时进行保温保湿养护。
3、大风天气浇筑砼时，在作业面应采取挡风措施，并应增加砼表面的抹压次数，应及时覆盖保温保湿材料。
4、提前关注天气变化，合理预测砼施工时间，砼浇筑时不应在雨雪天直接施工，当需要施工时，应采取确保砼质量的措施。
四、温控施工现场的监测
1、转换层结构砼施工时，应对砼各个时段的温度进行控制，并应符合下列要求：
（1）砼入模温度应低于30℃，砼浇筑体最大温升应低于50℃；
（2）砼浇筑后，应在12h内采取保湿，温控措施；
（3）在覆盖养护或带模养护阶段，应控制砼浇筑体里表温差低于25℃；砼浇筑体表面与环境温差应低于20℃，当实测值≤20℃时，方可结束覆盖养护或者拆模，但保湿养护还需继续养护至不少于14d。
（4）砼浇筑体内部相邻两测温点的温度差值应低于25℃；
（5）砼降温速率应低于2.0℃/d。
（二）转换层结构砼测温频率应符合下列规定
1、第一至第四天，每间隔4h一次；
2、第五至第七天，每间隔8h一次；
3、第七天至测温结束，每间隔12h一次；
4、当砼的表面温度与环境温差低于20℃时，可停止测温。
五、养护工作
1、转换层结构砼养护应采用且效果明显的保温保湿养护方法；转换层砼应进行保温保湿养护，在每次砼浇筑完毕后，除应进行砼的常规养护外，还应及时按规范和施工方案措施的要求进行保温、保湿养护，认真落实措施是防止转换层结构砼产生裂缝的关键环节。
保温养护的主要目的：
（1）通过减少砼表面的热流失，从而降低转换层结构砼浇筑体的里表温差值，降低砼浇筑体的自约束应力；
（2）降低转换层结构砼浇筑体的降温速度，延长散热时间，充分发挥砼的早期强度和材料的松弛特性，以提高砼承受外约束应力时的抗裂能力，达到防止或控制温度裂缝产生的目的。
2、保持砼表面湿润的持续时间应大于14d，并应经常检查覆盖材料的完整情况，确保砼表面充分湿润；
3、保温覆盖层的拆除应根据测温数据逐层进行，当砼的表面温度与环境温差低于20℃时，可全部拆除；
4、在砼浇筑初凝前，应采取一定的措施，如：进行喷雾养护或者及时采用塑料薄膜覆盖；
5、应采用塑料薄膜、麻袋等作为砼和模板覆盖保温材料，根据施工环境和施工条件，在条件允许时，还应搭设挡风棚或遮阳降温棚。在保温养护过程中，应对砼浇筑体的里表温差和降温速率进行现场监测，当实际监测结果不满足规范和施工方案要求时，应及时调整保温养护措施；
6、转换层结构砼施工，应加强养护，在支模设计时就要确定侧模和底模的保温措施；
7、保持合适的温度和湿度条件是养护主要目的，砼的保温措施常常也具备保湿的效果，因此兼收两方面的效果。从温度应力的观点出发，保温的目的有两个：其一是降低砼表面的热损失，减少砼表面的温度梯度，防止产生表面裂缝，其二是延长散热时间，充分发挥砼强度增长和材料的松弛特性，使其温差对砼产生的拉应力小于砼的抗拉强度，防止贯穿性裂缝在结构中产生。潮湿养护的作用是：首先刚浇筑的砼处于凝结硬化阶段，水化速度较快，适宜的潮湿养护条件可防止砼表面的因快速脱水而产生干缩裂缝；其次砼在保温（25~40℃）及潮湿条件下可使水泥水化作用顺利进行，迅速提高砼极限拉伸和抗拉强度，随着抗拉强度的提高其早期抗裂能力快速上升。
综上所述，在转换层结构砼中控制裂缝的发展，主要从降低砼的温度应力和提高砼的极限拉伸强度两方面着手：
1、做好冷却和保温。浇筑前避免砼入模温度过高，浇筑后要注意保温，降低温度应力。降温冷却方面，采取保温及缓慢降温方法减少砼里表温差，延长砼的散热时间，防止形成过大的温差而引起表面或贯穿裂缝。
2、提高砼的极限拉伸。缓慢降温可以充分发挥砼的应力松弛效应，提高抗拉性能，尽可能使各龄期的“极限拉伸＞温差”，这是防止裂缝产生的有效措施。
3、控制骨料的质量，限制含泥量，正确选用砼级配，适当掺用外加剂，减少用水量，改进砼浇筑工艺，可提高砼强度。
4、合适的温湿度养护可降低砼收缩，充分发挥水泥水化作用，促使砼早期强度得到充分发挥。
另外，图纸会审工作是转换层结构砼施工前一项重要的技术准备工作，应结合工程的实际情况和自身的施工能力、管理水平，制定关键部位的质量控制措施和施工期间的综合防裂、抗裂措施。转换层结构砼施工前，应对工人进行技术交底培训，同时应建立严格的岗位责任制和交接班制。
参考文献：
[1]王铁梦.工程结构裂缝控制[J]《中囯建筑工业》2014（6）：101-102.
[2]《砼结构工程施工规范》（GB066-2011），《大体积砼施工规范》（GB0496-2009），《建筑业10项新技术（2010）应用指南》
论文作者:张治国
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第14期
论文发表时间:2019/1/25
标签：骨料论文; 温度论文; 裂缝论文; 结构论文; 水泥论文; 温差论文; 水化论文; 《建筑细部》2018年第14期论文;