論大體積混凝土裂縫控制

劉 凡

開封市建設(shè)工程質(zhì)量檢測站（475000）

1 大體積混凝土結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

關(guān)于大體積混凝土的定義,目前國內(nèi)外尚無一個(gè)確切的定義。美國混凝土學(xué)會規(guī)定:“任何就地澆筑的大體積混凝土，其尺寸之大，必須要采取措施解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，以最大限度的減少開裂”。日本建筑學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:“結(jié)構(gòu)斷面最小尺寸在80 cm以上，水化熱引起混凝土內(nèi)的最高溫度與外界氣溫之差,預(yù)計(jì)超過25℃的混凝土，稱為大體積混凝土”。對于大體積混凝土的溫差控制，許多工程設(shè)計(jì)控制在25℃以內(nèi)，也有的工程控制在30℃，獲得成功。工程實(shí)踐證明:混凝土的溫升和溫差與表面系數(shù)有關(guān)，單面散熱的結(jié)構(gòu)斷面最小厚度在75 cm以上，雙面散熱的結(jié)構(gòu)斷面最小厚度在l00 cm以上,水化熱引起的混凝土內(nèi)外最大溫差預(yù)計(jì)可能超過25℃,應(yīng)按大體積混凝土施工。

大體積混凝土結(jié)構(gòu)的截面尺寸較大,外荷載引起裂縫的可能性很小。但是，由于混凝土導(dǎo)熱性能差，水泥水化作用所釋放的熱量積聚于混凝土內(nèi)部不易散去,導(dǎo)致混凝土內(nèi)部與表面溫差過大,造成溫差應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度而產(chǎn)生表面裂縫。所以選擇一種有效的養(yǎng)護(hù)措施尤為重要。另一方面,由于水化熱所產(chǎn)生的溫度變化和混凝土收縮的共同作用，會引起混凝土內(nèi)部產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，有可能導(dǎo)致大體積混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)貫穿性的收縮裂縫。因此，控制溫度應(yīng)力和溫度變形裂縫的開展,是保證大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的關(guān)鍵。

2 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

2.1 材料方面的原因

1）原材料質(zhì)量?；炷恋脑牧腺|(zhì)量也對混凝土的裂縫有較大的影響，如水泥的品種、水泥的用量；骨料的品種、骨料的彈性模量及骨料的膨脹力，骨料的級配;外加劑的品種及摻量;混凝土摻合料的品種、摻量和混凝土的配合比等均對混凝土的裂縫有較大的影響。所以必須嚴(yán)格控制大體積混凝土原材料的質(zhì)量,以提高混凝土本身的抗裂能力和抵抗變形的能力。

2）水泥水化熱大。水泥在水化過程中產(chǎn)生大量的熱量，這是大體積混凝土內(nèi)部溫升的主要熱量來源。而大體積混凝土結(jié)構(gòu)一般斷面較厚，水化熱聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散失，引起混凝土內(nèi)部急驟升溫。而水泥水化熱引起的絕熱溫升，與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關(guān),并隨混凝土的齡期按指數(shù)關(guān)系增長,實(shí)際混凝土內(nèi)部的最高溫度多數(shù)發(fā)生在混凝土澆筑的最初3～5 d。澆筑初期混凝土強(qiáng)度很低，對水化熱急劇溫升引起的變形約束不大，溫度應(yīng)力也較小。隨著混凝土齡期的增長，其強(qiáng)度相應(yīng)提高，對混凝土內(nèi)部降溫收縮變形的約束越來越強(qiáng)，以致產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力，當(dāng)溫度應(yīng)力大于混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí),即產(chǎn)生溫度裂縫。

3）混凝土抗拉能力低?；炷潦谴嘈圆牧希箟耗芰^高，抗拉能力較低。大體積混凝土溫度變形受約束時(shí)產(chǎn)生的拉應(yīng)變(或拉應(yīng)力)很容易超過混凝土的極限拉應(yīng)變（抗拉強(qiáng)度）而使混凝土產(chǎn)生裂縫。

2.2 施工方面的原因

1）坍落度過大，或使用過量粉砂。采用含泥量較大的粉砂配置的混凝土收縮大，抗拉強(qiáng)度低，容易因塑性收縮而產(chǎn)生裂縫；泵送混凝土為了滿足泵送條件——坍落度大、流動(dòng)性好，易產(chǎn)生局部粗骨料少、砂漿多的現(xiàn)象。此時(shí)，混凝土脫水干縮時(shí)，就會產(chǎn)生表面裂縫。

2）混凝土施工過程中過分振搗，模板、墊層過于干燥?；炷翝仓駬v后，粗骨料沉落擠出了大量水分和空氣，會在表面形成一個(gè)較大較厚的砂漿層,它比下層混凝土有更大的干縮性，一旦水分蒸發(fā)，就很容易形成凝縮裂縫。有時(shí)模板、墊層在澆筑混凝土之前灑水不夠，過于干燥，也會引起模板吸水量過大的問題,引起混凝土的塑性收縮，產(chǎn)生裂縫。

3）混凝土澆搗后過分抹干壓光。過度的抹平壓光會使混凝土的細(xì)骨料過多地浮到表面,形成含水量很大的水泥漿層，導(dǎo)致混凝土板表面龜裂。

4）養(yǎng)護(hù)不當(dāng)。這也是造成現(xiàn)澆混凝土板裂縫的主要原因之一，過早養(yǎng)護(hù)會影響混凝土的膠結(jié)能力，反之，由于混凝土受風(fēng)吹日曬，表面游離水分蒸發(fā)過快，水泥缺乏必要的水化水，極易產(chǎn)生急劇的體積收縮，此時(shí)混凝土早期強(qiáng)度低，不能抵抗這種應(yīng)力，就會產(chǎn)生裂縫。

3 大體積混凝土裂縫的控制措施

3.1 原材料的選擇

1）水泥應(yīng)嚴(yán)格按批量進(jìn)行化驗(yàn)，除強(qiáng)度必須保證外，尤其要保證安定性合格。

2）石子應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行復(fù)試，其針片狀顆粒含量、含泥量、強(qiáng)度、堅(jiān)固性等各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)符合要求。施工過程中所用的石子的粒徑、級配應(yīng)合理。

3）用于混凝土的砂子必須用中、粗砂，不允許使用細(xì)砂。砂子應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行復(fù)試，其顆粒級配、含泥量、有害物質(zhì)含量等指標(biāo)應(yīng)符合要求。

4）優(yōu)化配合比。滲入適量的粉煤灰，取代一部分水泥，減少水泥用量，降低水泥水化熱；滲入適量的膨脹劑，使混凝土在水化作用過程中出現(xiàn)微小膨脹，產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，抵消混凝土收縮時(shí)產(chǎn)生的部分拉應(yīng)力，提高混凝土的抗裂能力；滲入適量的緩凝減水劑，延長混凝土的初凝時(shí)間，推遲水泥水化熱峰值到來的時(shí)間。

3.2 混凝土的攪拌與運(yùn)輸

應(yīng)嚴(yán)格控制水灰比、坍落度，對坍落度要隨時(shí)抽查，攪拌時(shí)間應(yīng)符合規(guī)范要求，不能過長，也不能過短；應(yīng)嚴(yán)格掌握混凝土從攪拌機(jī)中卸出后到澆筑的延續(xù)時(shí)間,不得超過規(guī)范的要求和試配的初凝時(shí)間。

3.3 分層澆筑

大體積混凝土澆筑，一般可采用全面分層、分段分層和斜面分層法。其中斜面分層應(yīng)用較多，即按混凝土自然流淌坡度、斜面分層、連續(xù)逐層推移、一次到頂?shù)姆椒ㄟM(jìn)行。澆筑方向沿橫向進(jìn)行,每次澆筑工作面不超過 3 m，混凝土分 4層澆筑，每層厚550mm。混凝土澆筑過程中，每層混凝土初凝前都確保被上層混凝土覆蓋,保證上下層澆筑間隔不超過混凝土初凝時(shí)間，避免施工冷縫出現(xiàn)。

3.4 收頭處理措施

收頭處理是減少表面收縮龜裂,控制板面標(biāo)高和平整度的重要措施。因此，在混凝土澆筑至標(biāo)高時(shí)，安排專人用刮尺刮平多余浮漿，用鐵滾筒滾壓2～3遍，控制好終凝前混凝土表面的二次抹光，以防止表面龜裂。收頭時(shí)間控制在1.5小時(shí)內(nèi)，然后再實(shí)施保溫保濕養(yǎng)護(hù)措施。

3.5 加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)

選擇一種有效的養(yǎng)護(hù)措施非常重要。如采用混凝土表面貯水蓄熱保溫保濕養(yǎng)護(hù)措施，即在混凝土終凝開始時(shí)，在混凝土表面用磚砌筑貯水池，分格貯水。貯水的目的是利用水對混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)和蓄熱,在混凝土表面形成一道保溫屏障，再在貯水池上面覆蓋1層0.05 m厚的塑料薄膜，塑料薄膜一方面防止水分蒸發(fā)和熱量散失,另一方面利用貯水池水面與塑料薄膜之間架空層的空氣保溫,并且隔離了外界雨水和大氣溫度的變化對貯水池水溫的直接影響，最后養(yǎng)護(hù)14天。14天后，繼續(xù)保持混凝土表面濕潤。

3.6 溫度監(jiān)控

對不同齡期、不同部位的溫度測控，是控制混凝土內(nèi)外溫差變化，及時(shí)了解混凝土溫度變化規(guī)律的重要依據(jù)。布置溫度傳感器，每個(gè)測溫點(diǎn)有1組測溫?cái)?shù)據(jù)，包括空氣溫度、混凝土表面溫度、中心溫度和底部溫度。通過溫度監(jiān)控，控制混凝土內(nèi)外溫差不超過規(guī)定值（≤25℃）。

4 結(jié)語

由于大體積混凝土工程的條件比較復(fù)雜,施工情況各異，再加上混凝土原材料的材性差異較大，因此控制溫度變形裂縫是涉及結(jié)構(gòu)計(jì)算、構(gòu)造設(shè)計(jì)、材料組成、物理力學(xué)性能及施工工藝等多學(xué)科的綜合性問題。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，對大體積混凝土的內(nèi)外約束條件以及結(jié)構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)采取有效的補(bǔ)強(qiáng)措施；在施工技術(shù)上，從選料、配合比設(shè)計(jì)、施工方法、施工季節(jié)的選定和測溫、養(yǎng)護(hù)等，采取一系列綜合性措施，有效地控制大體積混凝土的裂縫產(chǎn)生；在施工組織上，編制切實(shí)可行的施工方案，采取全過程的溫度監(jiān)測，制定合理周密的技術(shù)措施。這樣，才能防止產(chǎn)生溫度裂縫，確保結(jié)構(gòu)的工程質(zhì)量。

[1]王鐵夢.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制[M].冶金建筑研究總院,2000,5

[2]尤健.大體積混凝土施工技術(shù)措施[J].陜西建筑,2006(9)

[3]喬根有.大體積混凝土裂縫成因與預(yù)防[J].陜西建筑,2006(21)