大體積混凝土施工的裂縫控制

郭繼遠(yuǎn)，朱 博

河南省內(nèi)鄉(xiāng)縣工程質(zhì)量監(jiān)督站（474350）

通常我們把結(jié)構(gòu)構(gòu)件三個方向的最小尺寸超過800mm的混凝土施工，稱為大體積混凝土施工。

高層建筑的箱形基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)或樁基承臺的施工，由于具有量大、坑深、塊體厚、鋼筋密等特點，所以此部位的施工都是體積較大的鋼筋混凝土工程。大體積混凝土溫度裂縫的形成原因較為復(fù)雜，施工中必須充分重視，要對其進(jìn)行有效的控制。否則容易出現(xiàn)質(zhì)量事故，造成不必要的損失。

在施工階段所產(chǎn)生的溫度裂縫,是其內(nèi)部矛盾發(fā)展的結(jié)果，這種裂縫可稱為“初始裂縫”或“早期裂縫”，現(xiàn)將這種裂縫主要成因分析如下。

1 混凝土內(nèi)部溫度的影響

大體積混凝土內(nèi)部的實際溫度是一個由低到高,又由高到低的變化過程,即混凝土從澆筑完畢后,就有一個初始溫度即澆筑溫度，水泥水化熱引起混凝土溫升。以后由于水泥水化熱散發(fā)或人工冷卻，溫度又逐漸下降，待水泥水化熱散發(fā)完畢后混凝土的溫度才與大氣溫度相接近，此時稱為穩(wěn)定溫度?；炷猎跐仓跗?，升溫速度快，混凝土內(nèi)部溫升的峰值，一般在3～5天內(nèi)產(chǎn)生，3天之內(nèi)溫升可達(dá)到或接近最大溫升，此后趨于穩(wěn)定并開始降溫。由此可知，大體積鋼筋混凝土施工階段的溫度場在初期是變化的,而這些溫度分布形態(tài)將直接影響混凝土的表面?；炷林行谋砻鏈囟戎g的溫差、混凝土表面溫度與外界氣溫之間的溫差,將引起混凝土的溫度變形和應(yīng)力，當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土抗拉強度，有可能引起混凝土裂縫。

2 外氣溫變化的影響

大體積鋼筋混凝土在施工階段,外界氣溫的變化影響是顯而易見的。外界氣溫高，混凝土的澆筑溫度也愈高，如果外界溫度下降，就又增加了混凝土的降溫幅度。特別是氣溫驟降，會增加外層混凝土與內(nèi)部混凝土的溫度梯度，這對于大體積混凝土是極為不利的。因為溫度應(yīng)力是溫差所引起的溫度變形造成的，溫差較大，溫度應(yīng)力也愈大，而在高溫條件下，大體積混凝土不易散熱，氣溫驟降，造成混凝土內(nèi)部與外部較大溫差，從而引起過大溫度應(yīng)力，有可能使混凝土產(chǎn)生裂縫。

3 內(nèi)約束的影響

物體的變形只有受到約束時才能引起應(yīng)力。約束一般分為外約束和內(nèi)約束，外約束指結(jié)構(gòu)物的邊界條件，即一個物體的變形受到其它物體的阻礙（約束），內(nèi)約束指結(jié)構(gòu)截面較大，其內(nèi)部溫度和濕度分布不均勻，引起各質(zhì)點變形的相互約束，大體積混凝土由于溫度變化會產(chǎn)生變形，而這種變形又受到內(nèi)約束，便產(chǎn)生了應(yīng)力，這就是溫度變化引起的應(yīng)力狀態(tài),而這種應(yīng)力超過某一數(shù)值時，便引起混凝土裂縫。

4 混凝土的干縮變形

混凝土干縮主要原因是由于水分的蒸發(fā)?；炷林?0%的水分要蒸發(fā)，使混凝土干縮，約20%水分是水泥硬化所必需，使混凝土在水化作用時產(chǎn)生自生體積變形?；炷恋乃终舭l(fā)、干燥過程，總是由表及里，逐步發(fā)展的，因而濕度總是不均勻的，干縮變形也是不均勻的，對于大體積混凝土干縮只發(fā)生在表層很淺的部位,但也可能發(fā)展成為更嚴(yán)重的裂縫，因此不能忽視混凝土干縮問題，影響混凝土干縮的因素很多，主要有水泥品種和混合材料、混凝土配合比、化學(xué)外加劑和養(yǎng)護(hù)條件等。

綜上所述，溫度變化（降溫）和收縮（干縮）的共同作用是引起混凝土開裂的主要因素。了解了混凝土開裂的主要原因，應(yīng)可以采取控制溫度裂縫的技術(shù)措施。

為了控制混凝土裂縫的發(fā)展，應(yīng)該從控制溫升、延緩降溫速率、減小混凝土收縮、提高混凝土極限拉伸、改善約束程度和設(shè)計構(gòu)造等幾個方面，采取一系列技術(shù)措施，這些措施并不是孤立的，而是相互聯(lián)系、相互制約的，必須結(jié)合實際全面考慮合理采用，才能收到效果。

1）設(shè)計構(gòu)造

在設(shè)計構(gòu)造上重點應(yīng)放在改善大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造和配筋，減小結(jié)構(gòu)的內(nèi)外約束兩個方面，此項內(nèi)容是設(shè)計方的工作，不在我們施工方考慮之列，在此不作進(jìn)一步論述。

2）原材料的要求

水泥和骨料的品種和用量，對大體積混凝土發(fā)生裂縫的影響很大。如前所述，引起混凝土裂縫的主要原因是水泥水化熱的大量積聚，使混凝土出現(xiàn)早期溫升及后期降溫現(xiàn)象。為此,在施工中宜用低熱的水泥品種，其特性是干縮性較小、抗裂性較好?；炷恋拇旨?xì)骨料級配的好壞，對節(jié)約水泥和保證混凝土具有良好的和易性有很大關(guān)系。粗骨料應(yīng)盡可能接近中間級配，細(xì)骨料以采用中、粗砂為宜。砂石的含泥量必須嚴(yán)格控制，一般石子的含泥量控制在小于1%，砂子含泥量控制在小于2%。

3）摻加劑的采用

在混凝土中摻入少量的外加劑，可以改善其性能，節(jié)約水泥用量，減少收縮，縮短施工。采用摻加劑可進(jìn)一步改善混凝土的坍落度，滿足可泵性，采用單純增加單位用水量，多用水泥加劇混凝土收縮，并使水化熱升高，容易引起混凝土開裂等弊端。以粉煤灰作外摻劑，部分代替水泥，不僅可以改善混凝土的和易性，有利于施工操作，而且對降低混凝土的水化熱有良好的作用，同時還有明顯的經(jīng)濟(jì)性。

5 控制混凝土的出機溫度及澆灌溫度

溫度控制是大體積混凝土施工中的一個重要環(huán)節(jié)，是防止溫度裂縫的關(guān)鍵。為了降低混凝土的總溫升，減少結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差，控制出機和澆灌溫度是一個重要方面。

控制出機溫度:混凝土中石子的比熱較小，而1 m3混凝土中石子所占的重量最大，水的比熱最大，而其重量在每立方混凝土中只占一小部分，因此，對混凝土出機溫度影響最大的是石子及水的溫度，在氣溫較高的季節(jié)施工時，為防止太陽直接照射，可在砂石堆場上搭設(shè)遮陽料蓬，必要時也可在使用前洗骨料。

控制澆灌溫度，為了降低混凝土從攪拌機出料到卸料、泵送、澆灌振搗后的溫度，減少結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫度，一般按季度采取措施。夏季施工時，則應(yīng)從減少“冷量”損失著手，澆灌混凝土過程中，采取有效措施來縮小混凝土暴露面，加快澆灌速度，縮短澆灌時間，在施工時，應(yīng)做到保溫澆灌，保溫養(yǎng)護(hù),在混凝土沒有達(dá)到允許臨界強度（設(shè)計強度30%～40%）以前防止凍害。

6 加強混凝土的施工過程

控制混凝土抗拉強度低，這是容易開裂的內(nèi)在因素，因此在施工的全過程，必須制造條件，確?；炷辆鶆蛎軐?，提高混凝土的抗拉強度。在施工中應(yīng)將熱強比H即混凝土總水化熱WQ（W為水泥最終水化熱，Q為1 m3混凝土的水泥用量）與混凝土強度F之比H=WQ/F，作為控制大體積混凝土施工全過程的一項指標(biāo)。當(dāng)H值越小，就越反映出獲得同樣混凝土強度的總熱量減小。因此，必須進(jìn)一步嚴(yán)格控制水泥用量和水量，摻入合適的外加劑，優(yōu)化混凝土級配，改進(jìn)混凝土攪拌、運輸、澆灌、振搗等工藝，以提高混凝土施工工藝水平來促進(jìn)抗裂度的提高。

7 加強混凝土的養(yǎng)護(hù)

在盡量減少混凝土內(nèi)部溫升的前提下,大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)是一項十分關(guān)鍵的工作，必須切實做好。養(yǎng)護(hù)工作就是要保持適宜的濕度和溫度條件,保證新澆筑的混凝土有適宜的硬化條件，防止在早期由于干縮而產(chǎn)生裂縫，為防止裂縫產(chǎn)生，應(yīng)在混凝土澆筑完畢后，及時灑水養(yǎng)護(hù)，以保持混凝土表面經(jīng)常濕潤。混凝土養(yǎng)護(hù)時的溫度控制方法，根據(jù)當(dāng)時施工時的季節(jié)溫度，可采用降溫法、保溫法、蓄水法、水浴法等，各法均有利弊，應(yīng)根據(jù)施工地區(qū)、季節(jié)結(jié)合實際情況采用。

8 加強混凝土的溫度監(jiān)測

溫度控制是大體積混凝土施工中的一個重要環(huán)節(jié)，是防止溫度裂縫的關(guān)鍵，而在引起裂縫產(chǎn)生的諸多因素中，混凝土水化熱和外界氣溫造成的結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度應(yīng)力是一個主要因素。為了控制裂縫的產(chǎn)生，必須加強溫度監(jiān)測工作，對混凝土內(nèi)部溫度進(jìn)行監(jiān)測，測溫采用電子測溫儀，從預(yù)埋測溫管到定時測溫，應(yīng)由專職測溫人員進(jìn)行。測溫時若發(fā)現(xiàn)混凝土內(nèi)部最高溫度與表面溫度之差達(dá)25℃或溫度異常時，應(yīng)及時報告，以便及時采取處理措施。