大体积混凝土板早期裂缝产生成因与防治
摘 要：大体积混凝土板体积厚大，施工浇筑过程不易控制。如振捣的位置、时间及方式不正确，混凝土原材料本身各项指标未达到规范标准，后期养护不到位及天气等外界原因，加之混凝土早期的抗拉强度低，弹性模量小，导致混凝土开裂，会严重影响工程质量。介绍了混凝土早期裂缝产生的原因及分类，裂缝处理方法及浇筑过程的质量控制。
关键词：地铁；大体积混凝土板；裂缝；防治
大体积混凝土板浇筑早期产生的裂缝成因有许多，原材料选用不当，施工过程控制不当，后期养护不当及其他因素影响等都会使混凝土板产生裂缝。如果忽略或处理不当会给结构防水带来深远影响，无法保证工程质量。
1 早期裂缝产生的成因与分类
1.1 按裂缝成因分类
混凝土产生裂缝的原因主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格，碱骨料反应，模板变形，基础不均匀沉陷等。常见的裂缝大多数是收缩裂缝和温度裂缝。
(1）温度裂缝。水泥水化过程产生一定的水化热，大部分热量是在3天以内放出，混凝土是热的不良导体，特别是大体积混凝土，产生的大量水化热不容易散发，内部温度不断上升，混凝土表面散热较快，使内外截面产生温度梯度，特别是昼夜温差大时，内外温度差别更大，内部混凝土热胀变形产生压力，外部混凝土冷缩变形，产生拉应力，混凝土此时抗拉强度较低，当混凝土内部拉应力超过混凝土抗拉强度时，混凝土便产生裂缝，这种裂缝一般较深，常是贯穿性的。
(2）收缩裂缝。混凝土浇注后处于塑性状态时，由于表面水分蒸发过快而产生的裂缝，这类裂缝隙多在表面出现，形状不规则、长短宽窄不一、呈龟裂状。产生的原因主要是混凝土浇注后3～4 h表面没有被覆盖，特别是平板结构在炎热或大风天气混凝土表面水分蒸发过快，或者是被基础、模板吸水过快，以及混凝土本身的水化热高等原因造成混凝土产生急剧收缩，此时，混凝土强度趋近于零，不能抵抗这种变形应力而导致开裂，从混凝土中蒸发和吸收水分的速度越快，塑性收缩裂缝越易产生。
1.2 按宽度、深度分类
(1）微观裂缝。肉眼看不到的，在混凝土内部固有的一种裂缝 ， 是 不 连 贯 的 。 宽 度 一 般 在0.05 mm以下，比宏观裂缝多得多。这种混凝土固有的微观裂缝，在荷载不超过设计规定的条件下，一般视为无害。用超声波探测仪等物理检验手段都可鉴定出来。
(2）宏观裂缝。裂缝宽度在0.05 m m以上，宽度小于0.2～0.3 mm的裂缝是无害的，但前提是裂缝不再扩展，为最终宽度。
北京地铁8号线二期工程西小口车站为地下2层岛式车站。车站主体结构采C40P10商品混凝土，浇筑方式采用推移式连续浇筑施工。在结构顶板浇筑完成，后期养护过程中发现第二施工段顶板产生裂缝。第二施工段顶板为大体积混凝土，板长1 540 mm，宽2 070 mm，板厚800m m，顶板体积过大且在浇筑过程当中部分位置振捣未到位，另外，采用商品混凝土，混凝土供应不及时，间隔时间过长、连续浇筑时间过长（昼夜温差较大）。第二施工段顶板裂缝为混凝土收缩裂缝和宏观裂缝（图1）。
2 混凝土板浇筑后早期裂缝处理方法
裂缝修补主要是以恢复结构防水性及耐久性为目的，也从维护人身安全及注重美观的角度进行修补。在满足修补的前提下，必须考虑经济性确定修补的范围及规模，通过对混凝土板裂缝成因分析，确定修补方式。
2.1 表面修补法
混凝土板出现较多表面裂缝时，采用手工或机械喷涂方法，将修补涂覆于混凝土板表面，起到表面封闭作用，涂膜厚度在0.2～2.5mm之间，厚度大者适应裂缝变化能力强。选用材料时应考虑室外温湿度变化、介质腐蚀情况以及裂缝活动情况。常用的修补材料有聚乙烯胶泥、沥青胶泥等。
第二施工段顶板采用表面修补法处理裂缝：①以裂缝为中轴线，将线两侧各100 m m的混凝土表面清理干净（无浮灰、无水迹、无突起、无混凝土渣子）；②将环氧树脂漆涂抹于裂缝表面，涂抹宽度为图2 整体分层连续浇筑施工注：①～⑤为混凝土浇筑层数及顺序，浇筑高度可根据板的厚度确定图3 推移式连续浇筑施工注：1～7为浇筑顺序，浇筑高度按照序号顺序一次浇筑达板的厚度为中轴线两侧各100 mm，涂抹厚度要求为0.2～2.5m m；环氧树脂漆均匀密实地贴在混凝土表面；③在环氧树脂漆表面贴上一层玻纤网布，环氧树脂漆固化且满足混凝土强度等级后即可施作混凝土顶板大面涂膜防水。
(1）工艺流程。表面刷毛并清除渣子→嵌补表面缺损→选材涂刷。
(2）施工要点。①由于涂层较薄，应选用粘结力强且不宜老化的材料；②对经常受力位置应采用延伸性较大的弹性材料；③涂抹均匀，不得有气泡。
2.2 填充法
压力注浆法是填充法中较实际也效果较好的一种方法。将化学浆液用高压注浆机灌入混凝土板裂缝中，使其扩散、固化。固化后的浆液具有较高的粘结强度，能与混凝土板较好的粘结，加强混凝土板的整体性，使构建恢复使用功能，提高耐久性，达到堵漏补强的目的。常用的化学浆液有环氧树脂浆、甲凝液、丙烯酞胺、丙烯酸盐等。
(1）工艺流程。表面清理（确定裂缝延伸走向）→嵌入注浆嘴→连接注浆机→压力注浆。
(2）施工要点。①注浆嘴的位置要准确，确保浆液能够灌入裂缝；②注浆压力控制得当，避免欠压（浆液未注满裂缝），避免过压（浆液四溢)；③注浆后在裂缝表面将浆液涂抹均匀覆盖裂缝。
3 混凝土板浇筑过程质量控制
3.1 严格控制混凝土质量
采用商品混凝土无法保证原材料的选择及配合比设计，要严格控制混凝土的和易性,当混凝土运到现场后出现离析，必须退还搅拌站进行二次搅拌；当混凝土坍落度不能满足要求时，应加入原水灰比的水泥浆或二次掺加减水剂进行搅拌，严禁直接加水。
3.2 严格控制混凝土施工过程质量
3.2.1 加强施工人员责任心
混凝土浇筑期间强调施工方案,加强施工人员教育，确保人人遵循技术交底内容，按图施工，按规范施工。混凝土浇筑施工过程是控制早期裂缝产生的重中之重。
混凝土的浇筑厚度应根据所用振捣器的作用深度及混凝土的和易性确定，整体连续浇筑时宜为300～500 mm。整体分层连续浇筑(图2)或推移式连续浇筑（图3），应缩短间歇时间，并在前层混凝土初凝之前将次层混凝土浇筑完毕。层间最长的间歇时间不超过2 h。混凝土的初凝时间应通过试验确定。混凝土浇筑宜从低处开始，沿长边方向自一端向另一端进行。当混凝土供应量有保证时，也可多点同时浇筑。
混凝土振捣应由专业混凝土工负责，并防止漏振，浇筑前对振捣区域进行责任承包，施工员对混凝土工进行施工技术交底，强调需特殊注意事项。相对分条块浇筑时，混凝土工在分界处振捣过界线不小于500 m m。使用插入式振动器快插慢拔，插点要均匀排列，逐点移动，按顺序进行，不得遗漏，做到均匀振实，每点振动20～30 s，移动间距不大于振动棒作用半径的1.5倍（一般为300～400 mm），振捣上一层时插入下层混凝土面50 mm，以消除2层间的接缝，以混凝土表面不再显著下降，不再出现气泡，表面泛出砂浆为准。插入振捣器避免碰撞钢筋，更不得放在钢筋上，振捣机头开始转动以后方可插入混凝土中，振完后，徐徐提出，不能过快或停转后再拔出来，振捣靠近模板时，插入式振捣器机头须与模板保持5～10 cm距离。
3.2.2 二次振捣
混凝土的二次振捣是指在混凝土浇筑后的适当时间，重新对混凝土进行振捣。混凝土的二次振捣不仅可以提高混凝土的强度，还可以增加混凝土的密实度，提高防渗性，消除混凝土由于沉陷产生的裂纹和细缝。二次振捣可使钢筋握裹力增加1/3，28天强度增加10 ％～15 ％。
混凝土二次振捣取得预期效果的关键是确定合理的振捣时间。大量实践证明，混凝土的二次振捣时间应在混凝土初凝前1～4 h进行较佳，尤其是在混凝土初凝前1 h进行效果最理想。以坍落度值间接判定混凝土初凝时间（特别是初凝前l h的时间)。根据施工经验，混凝土坍落度达到30～50 mm时进行混凝土二次振捣效果较好。此时，将运行着的振动棒以其自重插入混凝土中进行振捣，混凝土仍可恢复塑性，当振动棒小心地拔出后，混凝土能自行闭合，而不会留下孔穴。混凝土的凝结时间要受到水泥品种、配合比、坍落度、气温、施工方法以及外加剂等因素的影响，所以，具体时间还要根据施工的实际情况加以选择。
二次振捣的幅度要轻于一次振捣。方式与一次振捣方式相同。使用插入式振捣器振捣，以混凝土停止泛浆，没有明显下沉为止，然后缓慢拔出振捣器；使用附着式振捣器振捣时，沿混凝土表面纵横方向振捣一遍即可。
3.2.3 后期养护
混凝土浇筑完成后的养护质量是影响混凝土密实性的一个重要因素。浇筑完成后按设计标高用刮尺刮平，用木抹子抹平压实，最后覆盖塑料薄膜。在混凝土浇筑完成12h后进行洒水养护，养护时间不得少于14天。混凝土在养护过程中如发现遮盖不全，浇水不足，以致表面泛白或出现细小干缩裂缝时，应立即仔细遮盖，充分浇水，加强养护，并延长浇水时间加以补救。
3.2.4 特殊气侯条件下的施工
(1）炎热天气浇筑混凝土宜采用遮盖、洒水、拌冰屑等降低混凝土原材料温度的措施。混凝土浇筑后，应及时进行保湿、保温养护。条件许可时，应避开高温时段浇筑混凝土。
(2）冬期浇筑混凝土，宜采用热水拌和、加热骨料等提高混凝土原材料温度的措施。混凝土浇筑后，应及时进行保湿、保温养护。
(3）大风天气浇筑混凝土，在作业面应采取挡风措施，并增加混凝土表面的抹压次数，应及时覆盖塑料薄膜和保温材料。
(4）雨雪天不宜露天浇筑混凝土，当需施工时，应采取确保混凝土质量的措施。浇筑过程中突遇大雨或大雪天气时，应及时在结构合理部位留置施工缝，并应尽快中止混凝土浇筑；对已浇筑还未硬化的混凝土应立即进行覆盖，严禁雨水直接冲刷新浇筑的混凝土。
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