大體積砼裂縫的控制與應(yīng)用措施

程宙強(qiáng)

湖北省輸變電工程公司，湖北武漢 430062

隨著經(jīng)濟(jì)的迅速的發(fā)展，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工中大體積砼的應(yīng)用越來越多，我國(guó)普通砼配合比設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：砼結(jié)構(gòu)物中最小尺寸＞1m的部位所用的砼即為大體積砼，工程實(shí)踐證明，大體積砼施工難度大，砼產(chǎn)生裂縫的機(jī)會(huì)較多，目前對(duì)溫度荷載引起的裂縫研究尚不充分，本文擬通過對(duì)大體積砼裂縫的形成的原因的分析，結(jié)合實(shí)踐，提出減少和控制裂縫出現(xiàn)的建議。

1 大體積砼裂縫產(chǎn)生的原因分析

1.1 砼攪拌不均產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力裂縫

砼生產(chǎn)如采用在現(xiàn)場(chǎng)攪拌時(shí)，如果控制不好攪拌時(shí)間，攪拌不均膠凝材料，使之不能與骨料充分粘結(jié),就會(huì)造成膠凝材料局部自凝結(jié)，從而在砼內(nèi)部產(chǎn)生不均勻應(yīng)力導(dǎo)致裂縫。

1.2 澆筑砼會(huì)受材料供應(yīng)影響

施工中如遇停水、停電或材料供應(yīng)不足形成施工縫，施工縫處理不當(dāng)極可能導(dǎo)致砼內(nèi)冷縫。

1.3 溫度差產(chǎn)生溫度裂縫

堿硬化期間水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，表面引起拉應(yīng)力，后期在降溫過程中，由于受到基礎(chǔ)的約束，又會(huì)在砼內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力,氣溫的降低也會(huì)在砼表面引起很大的拉應(yīng)力，當(dāng)這些拉應(yīng)力超出砼的抗裂能力時(shí)，即會(huì)出現(xiàn)裂縫。

1.4 養(yǎng)護(hù)不周產(chǎn)生裂縫

一般砼的內(nèi)部溫度變化很小或變化較慢，但表面溫度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化，如養(yǎng)護(hù)不周，時(shí)干時(shí)濕，表面干縮形變受到內(nèi)部砼的約束，也往往導(dǎo)致裂縫。

2 大體積砼裂縫的種類

2.1 收縮裂縫

砼的收縮引起收縮裂縫。收縮的主要影響因素是砼中的用水量和水泥用量, 用水量和水泥用量越高, 砼的收縮就越大。選用的水泥品種不同, 其干縮、收縮的量也不同。

2.2 溫差裂縫

砼內(nèi)外部溫差過大會(huì)產(chǎn)生裂縫。主要影響因素是水泥水化熱引起的砼內(nèi)部和砼表面的溫差過大。特別是大體積砼更易發(fā)生此類裂縫。大體積砼結(jié)構(gòu)一般要求一次性整體澆筑。澆筑后, 砼因水泥水化反應(yīng)產(chǎn)生大量熱，由于砼體積大, 聚集在內(nèi)部的水泥水化熱不易散發(fā), 砼內(nèi)部溫度將顯著升高, 而其表面則散熱較快, 形成了較大的溫度差, 使砼內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力, 表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。此時(shí), 混凝齡期短, 抗拉強(qiáng)度很低。當(dāng)溫差產(chǎn)生的表面抗拉應(yīng)力超過砼極限抗拉強(qiáng)度, 則會(huì)在砼表面產(chǎn)生裂縫。

2.3 材料裂縫

材料裂縫表現(xiàn)為龜裂，主要是因水泥安定性不合格或骨料中含泥量過多而引起的。

3 大體積砼裂縫的控制措施

3.1 溫度的控制

大體積砼內(nèi)部的最高溫度,是由澆筑溫度、水泥水化熱引起的絕熱溫升和砼的散熱速率3部分決定的，而水泥的水化熱引起的絕熱升溫是主要因素。所以，如何最大限度地降低熱能，是解決問題的關(guān)鍵。

1）選用合適的材料，水泥要選用水化熱低，初凝時(shí)間長(zhǎng)的礦山水泥，砂選用中粗砂，石子選用5mm～32mm的碎石,砂石堆料場(chǎng)要設(shè)遮陽棚，必要時(shí)向骨料噴水降溫。

2）可選用復(fù)合型外加劑和粉煤灰以減少絕對(duì)用水量和水泥用量，延緩凝結(jié)時(shí)間。

3）可以采取預(yù)埋冷凝管來降溫，即在砼澆筑后，通過循環(huán)的水冷卻降溫，以減少砼的內(nèi)外溫差。

4）如承臺(tái)較厚，一次澆筑砼數(shù)量過大時(shí)，在設(shè)計(jì)單位和監(jiān)理單位的同意下，可分層澆筑，通過增加表面系數(shù)，利于砼內(nèi)部散熱。分層厚度以1.5m 左右為宜，層間間隔時(shí)間為5d～14d ，上層澆筑前，應(yīng)清除下層水泥薄膜和松動(dòng)石子以及軟弱的砼面層，并進(jìn)行濕潤(rùn)和清洗。

5）在溫度較高的季節(jié)，通過對(duì)原材料和粗骨料進(jìn)行遮陽覆蓋以及采用低于5℃的拌合水噴淋、冷卻、降溫來降低砼的澆筑溫度，削弱砼內(nèi)部的最高溫度，減小總溫差。

在控制了溫度以后，要預(yù)防砼裂縫，還要注意拆模時(shí)間的控制，一定要待砼達(dá)到強(qiáng)度后才能進(jìn)行拆模，有許多施工單位，為了提高模板的周轉(zhuǎn)率，加快工程的進(jìn)度，往往要求新澆筑的砼盡早拆模。當(dāng)砼溫度高于氣溫時(shí)應(yīng)適當(dāng)考慮拆模時(shí)間，以免引起砼表面的早期裂縫，這種裂縫在施工中也較易發(fā)生。由于砼早期拆模，會(huì)在表面引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力，此時(shí)表面溫度較氣溫高，此時(shí)拆模，表面溫度驟降，必然引起溫度梯度，從而在表面附加一拉應(yīng)力，與水化熱應(yīng)力迭加，再加上砼干縮，表面的拉應(yīng)力達(dá)到很大的數(shù)值，就有導(dǎo)致裂縫的危險(xiǎn)，但如果在拆模后及時(shí)在表面覆蓋一輕型保溫材料，如土工布，對(duì)于砼表面產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力，有顯著的效果。

在大體積砼施工時(shí), 準(zhǔn)確計(jì)算砼拌和溫度、砼出機(jī)溫度、砼絕熱溫升、砼內(nèi)部實(shí)際溫度、砼表面溫度及砼內(nèi)部與表面溫差, 有利于選取適宜的施工工藝、采取相應(yīng)的降溫與養(yǎng)護(hù)措施, 從而避免出現(xiàn)砼溫度裂縫, 以保證砼結(jié)構(gòu)的工程質(zhì)量。

3.2 改善內(nèi)外溫度和其約束條件是防止大體積砼產(chǎn)生裂縫的重要因素

1）摻加粉煤灰。粉煤灰使砼水化熱在一定程度上延緩釋放，對(duì)大體積砼的溫度控制較為有效，同時(shí)增加了砼的和易性，促進(jìn)了砼的后期強(qiáng)度，施工也較為方便，費(fèi)用相對(duì)便宜。

2）摻加緩凝型減水劑能有效延緩水化熱的釋放時(shí)間，減少砼內(nèi)部水化熱峰值并減小溫度應(yīng)力，避免出現(xiàn)冷接縫的可能。

3）使用砼外加劑能有效補(bǔ)償砼干縮，并在一定程度上補(bǔ)償砼冷縮，減小砼應(yīng)力，同時(shí)可有效改變混凝內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)，增加密實(shí)度，提高砼抗?jié)B、抗裂能力。

3.3 砼配合比及用料選定

由于水泥的品種及用量直接影響水化熱的多少及砼溫升。大體積砼應(yīng)選用水化熱較低的水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥等。并盡可能減少水泥用量，細(xì)骨料宜采用中砂，因使用中砂比用細(xì)砂可減少水及水泥用量，使用摻和料，應(yīng)用添加粉煤灰技術(shù)，在砼中摻用粉煤灰不僅能夠節(jié)約水泥，降低水化熱，增加砼和易性，而且能夠大幅度提高砼后期強(qiáng)度，推后溫升峰值出現(xiàn)時(shí)間。

3.4 嚴(yán)格控制骨料級(jí)配和含泥量

選用10mm～40mm 連續(xù)級(jí)配碎石（其中10mm～30mm 級(jí)配含量65%左右），砂率控制在40%～45%，砂石含泥量控制在1%以內(nèi)，并不得混有有機(jī)質(zhì)等雜物，不得使用海砂。

3.5 根據(jù)試驗(yàn)確定在砼中摻加一定用量外加劑

如采用減水劑、緩凝劑、膨脹劑等外加劑能提高砼的和易性，減少20%左右用水量，水灰比可控制在0.55 以下，初凝延長(zhǎng)到5h 左右，添加膨脹劑后砼內(nèi)部產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力可抵消一部分砼的收縮應(yīng)力，相應(yīng)提高砼抗裂強(qiáng)度。

3.6 砼澆筑應(yīng)采用延緩溫差梯度和降溫梯度的措施

澆筑前經(jīng)詳細(xì)計(jì)算確定分塊、分層澆筑次序、流向、澆筑厚度、寬度、長(zhǎng)度、前后澆筑的搭接時(shí)間，應(yīng)保持搭接時(shí)間不超過砼初凝時(shí)間，加強(qiáng)振搗，嚴(yán)格控制振搗時(shí)間、移動(dòng)距離和插入深度，保持振搗密度、嚴(yán)防漏振和過振，確保砼均勻密實(shí)，澆筑后對(duì)大體砼表面較厚的水泥漿進(jìn)行必要的處理，一般澆筑后用長(zhǎng)木尺刮平、初凝前用滾筒碾壓數(shù)遍，再用木抹子搓平壓實(shí)，以閉合砼的收水裂縫。

3.7 加強(qiáng)砼澆筑后的養(yǎng)護(hù)

砼澆筑后應(yīng)盡快回填土。土是砼最好的養(yǎng)護(hù)材料之一，是砼保溫保濕最有效的方法，若采用內(nèi)散法保溫養(yǎng)護(hù)，在砼施工期間，用鋼管在一些砼層中設(shè)冷卻水管，并在施工中通入冷卻循環(huán)水。以便加快砼內(nèi)部熱量的散發(fā)，砼外表用毛氈或草袋覆蓋，全天候不間斷灑水養(yǎng)生，養(yǎng)生應(yīng)不少于14d。

實(shí)踐證明，對(duì)大體積砼施工，工程技術(shù)人員對(duì)裂縫產(chǎn)生原因需認(rèn)真分析，引起重視，實(shí)施工序間只要嚴(yán)格把關(guān)并采取相應(yīng)的技術(shù)控制措施，就能保證大體積砼的質(zhì)量，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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