大體積混凝土裂縫的成因與防控

鐘 侚

（武漢科技大學(xué) 湖北 武漢 430070）

0 前言

大體積混凝土的施工在當(dāng)今建設(shè)領(lǐng)域已非常普遍，由于其截面尺寸及混凝土用量大，在施工過程中，混凝土在其硬化期間會因水泥集中釋放出大量水化熱，內(nèi)部溫升明顯，到后期降溫階段，又會引起較大的溫度收縮，由溫度升降變化引起的溫度應(yīng)力，是大體積混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的主要因素。大體積混凝土結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的裂縫，將會極大的影響結(jié)構(gòu)的安全，必須引起足夠的重視進行科學(xué)的分析研究，找出有效地措施加以防控，以保證施工質(zhì)量和結(jié)構(gòu)的安全。

1 大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因

大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因，一是由混凝土內(nèi)外溫差較大引起的。在混凝土結(jié)構(gòu)硬化期間，由于水泥的水化反應(yīng)釋放出大量的水化熱。內(nèi)部不斷地升溫，混凝土表面和內(nèi)部溫差較大，混凝土內(nèi)部膨脹高于外部，使得混凝土表面受到較大的拉伸應(yīng)力，而由于混凝土早期抗拉強度較低，因而易在表面產(chǎn)生裂縫。這種裂縫只在接近表面的范圍內(nèi)產(chǎn)生，表面層以下的結(jié)構(gòu)仍保持完整。另一種原因，是混凝土在硬化過程中的收縮受到外界的約束引起的。當(dāng)混凝土的收縮受到外部約束時，其內(nèi)部必然產(chǎn)生收縮應(yīng)力，由于在硬化過程中混凝土抗拉強度較低，一旦收縮應(yīng)力超過其抗拉強度時，將會在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生收縮裂縫，且裂縫一般較深甚至貫穿混凝土結(jié)構(gòu)。

2 大體積混凝土裂縫的防控

大量的研究表明，大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫度裂縫是難以完全避免的，如何通過合理、科學(xué)的措施防止裂縫的發(fā)展才是重中之重，控制混凝土裂縫，必須從裂縫產(chǎn)生的主要原因入手，才能有效地將裂縫控制在允許范圍內(nèi)。一般可以在設(shè)計和施工兩個階段進行防控，在設(shè)計階段，對混凝土強度等級、鋼筋品種、規(guī)格及建筑結(jié)構(gòu)形式等因素，進行統(tǒng)籌考慮。在施工中，采取如摻加外加劑以改善混凝土性能、降低水泥水化熱、降低混凝土內(nèi)外溫差、設(shè)置變形縫或施工縫等多種手段，來防止混凝土產(chǎn)生有害裂縫。

2.1 優(yōu)化混凝土配合比，合理選擇原材料

水泥標(biāo)號及用量對混凝土水化熱產(chǎn)生的多少具有決定作用。大體積混凝土應(yīng)優(yōu)先選用低水化熱水泥，如礦渣硅酸鹽水泥?；炷僚浜媳葢?yīng)盡可能減少水泥用量，粗骨料宜選用10-40mm連續(xù)級配的碎石，細(xì)骨料宜選用中粗砂，同時應(yīng)避免使用含泥量高的骨料，骨料的含泥量宜控制在1%以內(nèi)，因骨料含泥量高，會導(dǎo)致骨料表面的粘結(jié)力降低，增加拌合物用水量，不僅增加混凝土的收縮，還會降低混凝土的抗拉強度，導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。在大體積混凝土中摻加粉煤灰或礦粉，不僅能節(jié)省水泥用量，降低水化熱，同時還能增強混凝土的和易性，表面易抹平形成微膜，減少水分蒸發(fā)和干燥收縮，大大提高混凝土的工作性能和可靠性，并能提高混凝土的后期強度。

2.2 提高混凝土的抗裂性能

在混凝土中摻加膨脹劑，混凝土在硬化過程中產(chǎn)生體積膨脹，這部分膨脹能部分或全部補償硬化過程中的冷縮和干縮。在混凝土中摻入有機纖維、無機纖維、金屬纖維等增強材料，可以提升混凝土的抗拉強度。同時，合理配筋也可增強混凝土的抗拉強度，為避免結(jié)構(gòu)突變產(chǎn)生應(yīng)力集中，在易產(chǎn)生應(yīng)力集中的薄弱部位采取加強措施，如增配構(gòu)造筋。當(dāng)鋼筋直徑較細(xì)、間距較密時，全截面的配筋率應(yīng)在0.3-0.5%之間，對提升混凝土抗裂能力效果較好。對大體積混凝土工程，中間配筋少，增加一些溫度筋，可提高混凝土的抗裂性。

2.3 合理的澆注和后期處理

大體積混凝土需分塊、分層次序澆注。其澆注厚度、寬度和長度以及前后澆注的搭接時間均需嚴(yán)格控制，同時要保證搭接時間不超過混凝土的初凝時間。同時還要盡可能的降低混凝土的入模溫度，大體積混凝土施工，應(yīng)盡量選擇氣溫較低的時候進行，采取一定措施降低混凝土入模溫度，譬如，在夏季施工中，給攪拌前的骨料搭設(shè)遮陽棚，拌制用水采用溫度低的涼水。要控制好混凝土的振搗，保證其均勻密實。澆注結(jié)束后，要對其表面較厚的泥漿進行處理，用長尺刮平，初凝前用滾筒碾壓，再用木抹子搓平壓實，閉合混凝土的收水裂縫。大體積混凝土在澆筑完畢后，應(yīng)保持良好的溫濕度和抗風(fēng)條件，使混凝土在良好的環(huán)境下得到養(yǎng)護，具體應(yīng)使混凝土澆注的里外溫差及降溫速度滿足溫控指標(biāo)的要求，保溫養(yǎng)護的持續(xù)時間應(yīng)根據(jù)溫度應(yīng)力加以控制，保溫覆蓋層的拆除應(yīng)分層逐步進行。在保溫養(yǎng)護過程中，應(yīng)保持混凝土表面的濕潤，如采用蓄水法保溫養(yǎng)護等。

2.4 加強施工中的溫度檢測

對大體積混凝土內(nèi)部各部位進行溫度跟蹤檢測，能夠及時準(zhǔn)確的掌握混凝土各部位的溫度變化，及時采取相應(yīng)措施降低混凝土的內(nèi)部溫度，保證工程質(zhì)量。在混凝土澆筑后的1-5天這段混凝土內(nèi)部溫升最快的期間，宜每30分鐘讀取數(shù)據(jù)一次，以后數(shù)據(jù)的讀取時間可延長，在澆筑后的6-10天，可每3天讀取一次，在澆筑后的21-30天,可每6天讀取一次。

3 結(jié)語

大體積混凝土裂縫是施工中難以完全避免的現(xiàn)象，裂縫的存在不僅會降低構(gòu)筑物的抗?jié)B能力，影響其使用功能，也容易引起結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋銹蝕及混凝土的碳化，降低材料的耐久性。因此，應(yīng)充分認(rèn)識到大體積混凝土裂縫對建筑物的危害性，做到精心設(shè)計、精心施工和精心管理，采取切實有效的措施對可能發(fā)生的裂縫進行控制和預(yù)防，盡力將大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生減低到可控的、合理的范圍，以保證建筑物和構(gòu)件的安全。

［1］趙志縉,應(yīng)惠清.建筑施工[M].中國水利水電出版社，2001.

［2］葉琳昌,沈義.大體積混凝土施工[M].中國建筑出版社，1987.

［3］侯彬.大體積混凝土深度裂縫預(yù)防的研討[J].黑龍江科技信息，2007.