大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生原因及控制對(duì)策

金 虎

(五臺(tái)縣工程安全質(zhì)量監(jiān)督站，山西五臺(tái) 035500)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，大體積混凝土在公路、水利、房建等行業(yè)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，隨之而來(lái)的是大體積混凝土在澆筑完成后出現(xiàn)裂縫問(wèn)題。我國(guó)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》規(guī)定:“建筑物的基礎(chǔ)最小尺寸在1 m～3 m范圍內(nèi)的就屬于大體積混凝土”。在大體積混凝土澆筑中采取一定的措施來(lái)減少或避免裂縫的產(chǎn)生是極為重要的。以下通過(guò)實(shí)例對(duì)大體積混凝土為控制裂縫產(chǎn)生而采取的有效措施，從而分析了結(jié)構(gòu)混凝土產(chǎn)生裂縫的原因以及控制對(duì)策。

某高層商住樓，建筑面積為23 235 m2，其中地下1層，建筑面積為2 562 m2，地上13層，建筑面積為20 673 m2，建筑高度50.9 m，建筑長(zhǎng)度79 m，結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)厚為1 m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35，總混凝土量2 230 m3，屬于典型的大體積混凝土，有必要進(jìn)行混凝土裂縫的施工控制，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分段，分塊施工，本工程采用商品混凝土，必須確保攪拌站混凝土連續(xù)供應(yīng)，每小時(shí)供應(yīng)量達(dá)到85 m3，混凝土初凝時(shí)間不小于10 h，要求混凝土攪拌站運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)的混凝土溫度不高于30℃，為滿足泵送要求，混凝土坍落度控制在140 mm～160 mm，基礎(chǔ)混凝土澆筑采用斜面分層澆筑，薄層控制在300 mm～400 mm之內(nèi)，且控制澆筑使其均勻上升，避免出現(xiàn)過(guò)大的高差，自然流淌，連續(xù)澆筑到頂。如遇特殊情況須間歇時(shí)，其間歇時(shí)間不應(yīng)超過(guò)所用水泥的初凝時(shí)間，以便與后續(xù)澆筑的混凝土粘結(jié)，要加強(qiáng)混凝土的振搗，同時(shí)在澆筑過(guò)程中，就地實(shí)測(cè)混凝土的坍落度和澆筑溫度，并按規(guī)范要求留置試塊?；炷琳駬v利用插入式和平板式振動(dòng)器振實(shí)。由于大體積泵送混凝土表面水泥浮漿較厚，施工時(shí)做了處理，澆筑到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，在初凝前及時(shí)收水找平，用木楔壓實(shí)以閉合收水裂縫，在混凝土初凝后與終凝前這段時(shí)間，進(jìn)行最后抹光，確保表面密實(shí)平整，同時(shí)加強(qiáng)了養(yǎng)護(hù)(采用工程塑料膜覆蓋)，通過(guò)這些措施，基礎(chǔ)混凝土施工基本沒(méi)有產(chǎn)生裂縫。

1 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因

1.1 大多鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)裂縫的原因

1)結(jié)構(gòu)的實(shí)際使用狀態(tài)與計(jì)算機(jī)模擬設(shè)計(jì)模型之間存在著差異，進(jìn)而使在混凝土結(jié)構(gòu)中各構(gòu)件產(chǎn)生應(yīng)力差導(dǎo)致混凝土裂縫;2)使用階段外部荷載的變化引起的結(jié)構(gòu)裂縫，外部荷載包括規(guī)范規(guī)定的常規(guī)計(jì)算的荷載;3)混凝土外表面的溫度差、大體積混凝土的收縮和膨脹、結(jié)構(gòu)不均勻沉降等因素產(chǎn)生的裂縫，但這些裂縫在設(shè)計(jì)施工時(shí)可采取一定措施加以避免;4)例如在基礎(chǔ)或者樓蓋等大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，由于結(jié)構(gòu)面較大，施工時(shí)沒(méi)有合理設(shè)置伸縮縫，且水泥用量較多，在水泥水化時(shí)將產(chǎn)生很大的溫度變化和收縮作用，這也導(dǎo)致了大體積混凝土開(kāi)裂。

1.2 大體積混凝土水化熱后產(chǎn)生裂縫的成因

1)由于當(dāng)今建筑體量較大，大體積混凝土結(jié)構(gòu)比較常見(jiàn)，而且在施工過(guò)程中，由于建筑結(jié)構(gòu)體積大，表面及內(nèi)部熱量散發(fā)不均勻，導(dǎo)致構(gòu)件內(nèi)部溫升很快，進(jìn)而產(chǎn)生溫度拉應(yīng)力。

2)外界空氣濕度的變化引起混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部粘結(jié)體之間產(chǎn)生相互約束力，結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生收縮應(yīng)力;另外加上有些地基處理不當(dāng)，導(dǎo)致地基在使用一段時(shí)間后產(chǎn)生不均勻沉降也會(huì)產(chǎn)生不小的變形應(yīng)力。這種非結(jié)構(gòu)荷載所產(chǎn)生的應(yīng)力，主要分為溫度內(nèi)應(yīng)力和變形拉應(yīng)力。當(dāng)今大體積混凝土施工時(shí)，在混凝土構(gòu)件邊緣無(wú)約束澆筑時(shí)，在混凝土凝固早期溫度升高的迅速，由于環(huán)境溫度差異，在混凝土內(nèi)外形成了溫度梯度差，使混凝土表面受拉，內(nèi)部受壓。當(dāng)表面拉應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，其表面會(huì)產(chǎn)生拉裂縫。反之，混凝土降溫時(shí)段，這個(gè)溫差引起的體積收縮，再加上地基和邊界約束條件的限制，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的中央斷面產(chǎn)生了較大的內(nèi)部應(yīng)力，當(dāng)該應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土截面整個(gè)就產(chǎn)生了貫穿的裂縫。究其溫度應(yīng)力的成因，我們將其分為三個(gè)階段:

a.初凝期:澆筑混凝土開(kāi)始至混凝土放熱結(jié)束，大概30 d。此階段有兩個(gè)特征:一是隨著混凝土的凝固其彈性模量劇增;二是水泥凝固會(huì)放出大量的水化熱。

b.中期:從混凝土放熱基本結(jié)束時(shí)起至混凝土冷卻到常規(guī)溫度為止，這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的溫度應(yīng)力是由于混凝土構(gòu)件的冷卻和外界氣溫的差異變化所導(dǎo)致的，這個(gè)應(yīng)力與初凝期的殘余應(yīng)力相疊加，會(huì)產(chǎn)生不小的應(yīng)力。

c.后期:混凝土構(gòu)件完全穩(wěn)定時(shí)期。這個(gè)階段的溫度應(yīng)力是由外界氣溫所引起的，這個(gè)應(yīng)力與前兩階段的應(yīng)力會(huì)相互疊加。溫度應(yīng)力包括兩類:自生應(yīng)力和約束應(yīng)力。這兩種應(yīng)力通常與混凝土構(gòu)件的收縮應(yīng)力共同作用。

2 混凝土裂縫的預(yù)防

1)大體積混凝土裂縫控制主要是指杜絕對(duì)結(jié)構(gòu)有不利影響的裂縫，同時(shí)減少不影響結(jié)構(gòu)使用功能和安全的構(gòu)件表面伸縮裂縫。控制方法常采取溫差與應(yīng)力雙方面控制，盡量避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度裂縫，同時(shí)控制混凝土構(gòu)件表面的濕度，以控制并減少表面干縮裂縫。

2)協(xié)調(diào)控制混凝土構(gòu)件裂縫?？刂破淞芽p就必須從產(chǎn)生裂縫的幾個(gè)因素著手。一般可分為設(shè)計(jì)階段和施工階段。設(shè)計(jì)階段是指由設(shè)計(jì)人員對(duì)結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)、鋼筋的規(guī)格、結(jié)構(gòu)形式等按照規(guī)范合理設(shè)計(jì)，有效的控制裂縫的成因。施工階段應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求，并采取加入外加劑的方式改善混凝土性能、加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)措施、合理設(shè)置施工縫和變形縫、加強(qiáng)混凝土中的配筋率等措施來(lái)減少混凝土構(gòu)件的收縮，防止其產(chǎn)生危害結(jié)構(gòu)的裂縫。

3)合理的控制設(shè)計(jì)和施工的配合比。由于大體積混凝土構(gòu)件各項(xiàng)材料指標(biāo)要求較高，并且大都采用外送混凝土，由于采用泵送混凝土?xí)r，水灰比較大，使得混凝土凝固時(shí)收縮較大，所以我們應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)措施，選擇合理方案。

4)混凝土澆筑時(shí)的控制措施。a.加強(qiáng)振搗，提高密實(shí)度。b.忌早拆模，并且保證拆模后混凝土表面溫度不下降15℃以上。c.澆筑時(shí)采用二次振搗技術(shù)，提高混凝土構(gòu)件的抗裂性。d.加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)及測(cè)溫。澆筑完畢后，在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，保持良好的養(yǎng)護(hù)條件，并且在覆蓋層的拆除應(yīng)分層進(jìn)行。e.嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。

為了控制裂縫的出現(xiàn)，我們?cè)谑┕るA段應(yīng)多加重視，采取有效措施。首先要對(duì)建筑材料進(jìn)行嚴(yán)格審查。其次做好試配試驗(yàn)。

3 結(jié)語(yǔ)

建筑結(jié)構(gòu)裂縫的成因既復(fù)雜又是不可避免的，由于收縮裂縫等非結(jié)構(gòu)性裂縫在一般情況下不會(huì)造成結(jié)構(gòu)的明顯危險(xiǎn)，但是此裂縫對(duì)工程質(zhì)量和結(jié)構(gòu)的耐久性都有影響，因此這些裂縫應(yīng)該引起足夠的重視。

控制混凝土裂縫的重點(diǎn)在于預(yù)防，而不是出現(xiàn)問(wèn)題后的修補(bǔ)，當(dāng)裂縫發(fā)生后，必須先查明原因，劃分類型，選擇正確的處理方法，這樣才能最大程度的減少混凝土裂縫的產(chǎn)生，把裂縫等級(jí)嚴(yán)格控制在國(guó)家規(guī)范允許的范圍內(nèi)，盡量減少結(jié)構(gòu)危害的裂縫，全力保證工程質(zhì)量和滿足使用功能的要求。

［1］張桂芳.談大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制的綜合措施［J］.山西建筑，2012，38(9):111-112.

［2］王海軍.大體積混凝土溫度和收縮裂縫控制措施［J］.山西建筑，2006，32(15):103-105.