大體積混凝土結構裂縫類型及防治

劉 杰

(智波交通運輸設備有限公司，山西 太原 030032)

0 引言

混凝土結構在建設和使用過程中會出現(xiàn)各種各樣的裂縫，其成因也復雜多樣。各類裂縫產(chǎn)生的主要原因有兩點:1)由外部荷載引起的結構型裂縫;2)由溫度和收縮引起的材料型裂縫。在大體積混凝土工程施工過程中，由于水泥水化熱釋放導致混凝土內(nèi)外溫差較大是大體積混凝土發(fā)生裂縫的主要原因。因此如何控制混凝土因水化熱引起的內(nèi)外溫度不均，防止混凝土出現(xiàn)有害的溫度裂縫與收縮裂縫，是大體積混凝土施工技術的關鍵所在。

1 大體積混凝土裂縫的主要類型

1.1 干縮裂縫

干縮裂縫是由于混凝土受外部條件的影響，表面水分損失過快，變形較大，內(nèi)部濕度變化較小、變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內(nèi)部約束，產(chǎn)生較大拉應力從而產(chǎn)生裂縫。相對濕度越低，溫度越高，干縮裂縫越易產(chǎn)生。干縮裂縫對混凝土的抗?jié)B性、耐久性均有較大影響，混凝土的水灰比、水泥成分、外加劑摻量、集料的性質和用量等都與干縮裂縫的產(chǎn)生有直接關系。

1.2 收縮裂縫

混凝土塑性收縮裂縫從外觀分為無規(guī)則網(wǎng)絡狀、稍有規(guī)則的斜紋狀和能反映出混凝土分布筋情況與截面變化等規(guī)則形狀幾種類型，它的形成與混凝土的泌水有關，一般在大風及干熱天氣出現(xiàn)，對混凝土防水性能、鋼筋銹蝕、結構耐久性有影響。造成混凝土塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、溫度、濕度、風速以及混凝土的凝結時間等。

1.3 沉陷裂縫

沉陷裂縫是由于結構地基土質不勻、松軟，回填土不實，浸水而造成不均勻沉降所致，或者因為模板剛度不足，模板支撐間距過大，支撐底部松動等導致。特別是在冬季，模板支撐在凍土上，凍土化凍后產(chǎn)生不均勻沉降，致使混凝土結構產(chǎn)生裂縫。而且裂縫寬度往往與沉降量成正比關系。裂縫寬度受溫度變化的影響較小，地基變形穩(wěn)定之后，沉陷裂縫也基本趨于穩(wěn)定。

1.4 溫度裂縫

溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結構中。混凝土澆筑后，在硬化過程中，水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱。由于混凝土的體積較大，大量的水化熱聚積在混凝土內(nèi)部而不易散發(fā)，導致內(nèi)部溫度急劇上升。而混凝土表面散熱較快，這樣就形成內(nèi)外的較大溫差。較大的溫差造成內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應力。當拉應力超過混凝土的抗拉強度極限時，混凝土表面就會產(chǎn)生裂縫，這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中當溫差變化較大時，表面收縮的混凝土受內(nèi)部混凝土的約束，將產(chǎn)生很大的拉應力而產(chǎn)生裂縫，這種裂縫通常只在混凝土表面較淺的范圍內(nèi)產(chǎn)生。溫度裂縫的走向通常無一定規(guī)律，大面積結構裂縫?？v橫交錯，梁板類長度尺寸較大的結構，裂縫多平行于短邊;深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向平行或接近平行，裂縫沿著長邊分段出現(xiàn)，中間較密。裂縫寬度大小不一，受溫度變化影響較為明顯。此種裂縫的出現(xiàn)會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗?jié)B能力等。

2 裂縫的防治措施

2.1 設計措施

1)嚴格設計混凝土配合比。在保證混凝土具有良好工作性的情況下，應盡可能地降低混凝土的單位用水量，采用“三低(低砂率、低坍落度、低水膠比)二摻(摻高效減水劑和高性能引氣劑)一高(高粉煤灰摻量)”的設計準則，生產(chǎn)出高強、高韌性、中彈、低熱和高極拉值的抗裂混凝土。2)增配構造鋼筋，提高抗裂性能。配筋應采用小直徑、小間距、全截面的配筋率應在0.3%～0.5%之間。3)在易裂的邊緣部位設置暗梁，提高該部位的配筋率，提高混凝土的極限拉伸。4)在結構設計中應充分考慮施工時的氣候特征，合理設置后澆縫，保留時間一般不小于60 d。

2.2 施工措施

1)嚴格控制骨料級配和含泥量。選用10.40 mm連續(xù)級配碎石，細度模數(shù)2.80～3.00的中砂;砂、石含泥量控制在1%以內(nèi)，并不得混有有機質等雜物，杜絕使用海砂。

2)選擇適當外加劑?？筛鶕?jù)設計要求，混凝土中摻加一定用量外加劑，如防水劑、膨脹劑、減水劑、緩凝劑等外加劑。外加劑中糖鈣能提高混凝土的和易性，使用水量減少20%左右，水灰比可控制在0.55以下，初凝延長到5 h左右。

3)選擇優(yōu)化配合比。選用良好級配的骨料，嚴格控制砂石質量，降低水灰比，并在混凝土中摻加粉煤灰和外加劑等，以降低水泥用量，減少水化熱，以降低混凝土溫升，從而可以降低混凝土所受的拉應力。

4)采用切實可行的施工工藝。根據(jù)泵送大體積混凝土的特點，采用“分段定點，一個坡度，薄層澆筑，循序推進，一次到頂”的方法。這種自然流淌形成斜坡混凝土的方法，能較好地適應泵送工藝，避免混凝土輸送管道經(jīng)常拆除、沖洗和接長，從而提高泵送效率，簡化混凝土的泌水處理，保證上下層混凝土澆筑間隔不超過初凝時間。在每個澆筑帶的前后布置兩道振動器，第一道布置在混凝土出料口，主要解決上部混凝土的振實;由于底層鋼筋間距較密，第二道布置在混凝土坡腳處，以確保下部混凝土密實。隨著澆筑的推進，振動器也相應跟上，以確保整個高度上混凝土的質量。由于大體積泵送混凝土表面水泥漿較厚，故澆筑結束后須在初凝前用鐵滾筒碾壓數(shù)遍，打磨壓實，以閉合混凝土的收縮裂縫。

5)改進施工技術、加強抹壓、養(yǎng)護。在混凝土初凝前及時進行二次抹壓，消除因混凝土干縮、塑性收縮產(chǎn)生的表面裂縫，增加表面混凝土密實度。二次抹壓對于上述裂縫的消除有顯著效果，加強早期養(yǎng)護，提高混凝土抗拉強度。

6)加強混凝土澆筑后的養(yǎng)護和測溫工作?；炷翝仓瓿珊螅瑧皶r鋪一層塑料薄膜，然后覆蓋防火草簾或麻袋片等予以保溫，并及時灑水養(yǎng)護。條件具備的應盡快回填土方。土方回填是保溫的有效方法，對于防裂縫非常有益。根據(jù)大體積混凝土外形尺寸的具體情況，蓄水法與內(nèi)散外蓄綜合法也是工程施工中常常采用的技術措施。對于避免溫度裂縫的產(chǎn)生均有良好的效率?；炷恋臏y溫工作量為了掌握混凝土內(nèi)部溫升與表面溫度的變化值。因此需安排專門人員進行測溫，做到認真負責、數(shù)據(jù)真實，保證最大溫差控制在25℃以內(nèi)，如發(fā)現(xiàn)溫度變化異常及時通知技術負責人，以便采取處理措施。

7)嚴格技術管理，強化過程控制。大體積混凝土施工是一個系統(tǒng)工程，不僅要有切實可行的技術措施，而且還要有行之有效的組織措施與管理措施，以保證施工過程處于受控狀態(tài)。澆筑前要進行認真充分的技術交底準備工作，嚴格按照施工交底及技術方案的要求來指導施工，強化落實責任到人，以確?；炷恋臐仓|量。

3 結語

混凝土裂縫一旦出現(xiàn)，不但會降低建筑物的抗?jié)B能力，影響建筑物的使用功能，而且會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，進一步威脅到整個建筑物的安全。因此，在基本弄清裂縫成因的前提下，從設計和施工兩方面入手，優(yōu)化設計內(nèi)容，加強施工管理，做到事前控制和過程控制，從而達到確保工程質量的目的。

[1] 包長河.淺談混凝土裂縫成因及控制[J].西部探礦工程，2006(8):4－6.

[2] 黃 馨.大體積混凝土裂縫施工控制措施[J].山西建筑，2011，37(19):96－97.