混凝土裂縫成因及防治

焉乙智

（雞西市市政工程設計室，黑龍江，雞西，158100）

混凝土裂縫成因及防治

焉乙智

（雞西市市政工程設計室，黑龍江，雞西，158100）

在我國工程建設領(lǐng)域中經(jīng)常涉及到大體積混凝土施工,如大型橋臺、高層樓房基礎(chǔ)、大型設備基礎(chǔ)、水利大壩等?；炷廉a(chǎn)生溫度裂縫,影響結(jié)構(gòu)安全和正常使用。所以必須從根本上分析它,來確保工程的質(zhì)量。

混凝土；施工

一、大體積混凝土施工

在我國工程建設領(lǐng)域中經(jīng)常涉及到大體積混凝土施工,如大型橋臺、高層樓房基礎(chǔ)、大型設備基礎(chǔ)、水利大壩等。它主要的特點就是體積大,一般實體最小尺寸大于或等于1m。它的表面系數(shù)比較小,水泥水化熱釋放比較集中,內(nèi)部溫升比較快。混凝土內(nèi)外溫差較大時,會使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫,影響結(jié)構(gòu)安全和正常使用。所以必須從根本上分析它,來確保工程的質(zhì)量。

二、混凝土裂縫的成因分析

大體積混凝土內(nèi)出現(xiàn)的裂縫按深度的不同,分為貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫三種。出現(xiàn)裂縫并不是絕對地影響結(jié)構(gòu)安全,它都有一個最大允許值。處于室內(nèi)正常環(huán)境的一般構(gòu)件最大裂縫寬度≤0.3mm;處于露天或室內(nèi)高濕度環(huán)境的構(gòu)件最大裂縫寬度≤0.2mm。對于地下或半地下結(jié)構(gòu),混凝土的裂縫主要影響其防水性能。一般當裂縫寬度在0.1-0.2mm時,雖然早期有輕微滲水,但經(jīng)過一段時間后,裂縫可以自愈。如超過0.2-0.3mm,則滲漏水量將隨著裂縫寬度的增加而迅速加大。所以,在地下工程中應盡量避免超過0.3mm 貫穿全斷面的裂縫,如出現(xiàn)這種裂縫,將大大影響結(jié)構(gòu)的使用,必須進行化學灌漿加固處理。大體積混凝土施工階段所產(chǎn)生的溫度裂縫,一方面是混凝土內(nèi)部因素:由于內(nèi)外溫差而產(chǎn)生的;另一方面是混凝土的外部因素:結(jié)構(gòu)的外部約束和混凝土各質(zhì)點間的約束,阻止混凝土收縮變形,混凝土抗壓強度較大,但受拉力卻很小,所以溫度應力一旦超過混凝土能承受的抗拉強度時,即會出現(xiàn)裂縫。這種裂縫的寬度在允許限值內(nèi),一般不會影響結(jié)構(gòu)的強度,但卻對結(jié)構(gòu)的耐久性有所影響,因此必須予以重視和加以控制。

產(chǎn)生裂縫的主要原因有以下幾方面:(1)水泥水化熱,水泥在水化過程中要釋放出一定的熱量,而大體積混凝土結(jié)構(gòu)斷面較厚,表面系數(shù)相對較小,所以水泥發(fā)生的熱量聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散失。這樣混凝土內(nèi)部的水化熱無法及時散發(fā)出去,以至于越積越高,使內(nèi)外溫差增大。單位時間混凝土釋放的水泥水化熱,與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關(guān),并隨混凝土的齡期而增長。由于混凝土結(jié)構(gòu)表面可以自然散熱,實際上內(nèi)部的最高溫度,多數(shù)發(fā)生在澆筑后的最初3-5天。(2)外界氣溫變化,大體積混凝土在施工階段,它的澆筑溫度隨著外界氣溫變化而變化。特別是氣溫驟降,會大大增加內(nèi)外層混凝土溫差,這對大體積混凝土是極為不利的。溫度應力是由于溫差引起溫度變形造成的;溫差愈大,溫度應力也愈大。同時,在高溫條件下,大體積混凝土不易散熱,混凝土內(nèi)部的最高溫度一般可達 60-65℃,并且有較長的延續(xù)時間。因此,應采取溫度控制措施,防止混凝土內(nèi)外溫差引起的溫度應力。(3)混凝土的收縮,混凝土中約20℅的水分是水泥硬化所必須的,而約80℅的水分要蒸發(fā)。多余水分的蒸發(fā)會引起混凝土體積的收縮?；炷潦湛s的主要原因是內(nèi)部水蒸發(fā)引起混凝土收縮。如果混凝土收縮后,再處于水飽和狀態(tài),還可以恢復膨脹并幾乎達到原有的體積。干濕交替會引起混凝土體積的交替變化,這對混凝土是很不利的。影響混凝土收縮,主要是水泥品種、混凝土配合比、外加劑和摻合料的品種以及施工工藝等。

三、混凝土配制技術(shù)

大體積混凝土所選用的原材料應注意以下幾點:(1)粗骨料宜采用連續(xù)級配,細骨料宜采用中砂。(2)外加劑宜采用緩凝劑、減水劑;摻合料宜采用粉煤灰、礦渣粉等。(3)大體積混凝土在保證混凝土強度及坍落度要求的前提下,應提高摻合料及骨料的含量,以降低單方混凝土的水泥用量。(4)水泥應盡量選用水化熱低、凝結(jié)時間長的水泥,優(yōu)先采用中熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥、大壩水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥等。但是,水化熱低的礦渣水泥的析水性比其它水泥大,在澆筑層表面有大量水析出。這種泌水現(xiàn)象,不僅影響施工速度,同時影響施工質(zhì)量。混凝土泌水性的大小與用水量有關(guān),用水量多,泌水性大;且與溫度高低有關(guān),水完全析出的時間隨溫度的提高而縮短;此外,還與水泥的成分和細度有關(guān)。所以,在選用礦渣水泥時應盡量選擇泌水性的品種,并應在混凝土中摻入減水劑,以降低用水量。在施工中,應及時排出析水或拌制一些干硬性混凝土均勻澆筑在析水處,用振搗器振實后,再繼續(xù)澆筑上一層混凝土。

四、大體積混凝土的澆筑技術(shù)

常采用的方法有以下幾種:(1)全面分層,即在第一層全面澆筑全部澆筑完畢后,再回頭澆筑第二層,此時應使第一層混凝土還未初凝,如此逐層連續(xù)澆筑,直至完工為止。采用這種方案,適用于結(jié)構(gòu)的平面尺寸一般不宜太大,施工時從短邊開始,沿長邊推進比較合適。必要時可分成兩段,從中間向兩端或從兩端向中間同時進行澆筑。(2) 分段分層,混凝土澆筑時,先從底層開始,澆筑至一定距離后澆筑第二層,如此依次向前澆筑其他各層。由于總的層數(shù)較多,所以澆筑到頂后,第一層末端的混凝土還未初凝,又可以從第二段依次分層澆筑。這種方案適用于單位時間內(nèi)要求供應的混凝土較少,不象第一種方案那樣集中。這種方案適用于結(jié)構(gòu)物厚度不太大而面積或長度較大的工程。(3)斜面分層,要求斜面的坡度不大于 1/3,適用于結(jié)構(gòu)的長度大大超過厚度3倍的情況?；炷翉臐仓酉露碎_始,逐漸上移。

五、混凝土的養(yǎng)護技術(shù)

在混凝土養(yǎng)護階段的溫度控制應遵循以下幾點:(1)混凝土的中心溫度與表面溫度之間、混凝土表面溫度與室外最低氣溫之間的差值均應小于20℃;當結(jié)構(gòu)混凝土具有足夠的抗裂能力時,不大于25℃-30℃。(2) 混凝土拆模時,混凝土的溫差不超過20℃。其溫差應包括表面溫度、中心溫度和外界氣溫之間的溫差。(3)采用內(nèi)部降溫法來降低混凝土內(nèi)外溫差。內(nèi)部降溫法是在混凝土內(nèi)部預埋水管,通入冷卻水,降低混凝土內(nèi)部最高溫度。冷卻在混凝土剛澆筑完時就開始進行,還有常見的投毛石法,均可以有效地控制因混凝土內(nèi)外溫差而引起的混凝土開裂。(4)保溫法是在結(jié)構(gòu)物外露的混凝土表面以及模板外側(cè)覆蓋保溫材料,在緩慢的散熱過程中,使混凝土獲得必要的強度,以控制混凝土的內(nèi)外溫差小于20℃。(5)混凝土表層布設抗裂鋼筋網(wǎng)片,防止混凝土收縮時產(chǎn)生干裂。

TU981

1674-3954（2011）03-0291-01