淺談大體積混凝土施工中的裂縫控制技術(shù)

史鵬　鐘秀鳳

【摘 要】在現(xiàn)代建筑中，大體積混凝土的應(yīng)用日趨增多，而大體積砼的施工質(zhì)量，除滿足強度等級、抗?jié)B要求外，關(guān)鍵應(yīng)嚴格控制混凝土在硬化過程中引起的澆筑體內(nèi)外溫差，防止因溫度應(yīng)力而造成混凝土產(chǎn)生裂縫。本文分析了大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因，提出了具體裂縫控制措施，供大家參考。

【關(guān)鍵詞】大體積混凝土；裂縫；控制

大體積混凝土的定義：結(jié)構(gòu)物實體最小幾何尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土。大體積混凝土結(jié)構(gòu)在建設(shè)和使用過程中出現(xiàn)不同程度、不同形式的裂縫，這是一個相當普遍的現(xiàn)象。在全國調(diào)查的高層建筑地下結(jié)構(gòu)中，底板出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象占調(diào)查總數(shù)的60%以上。根據(jù)國內(nèi)外的調(diào)查資料，建筑結(jié)構(gòu)物的裂縫原因，屬于由變形變化f溫度、濕度、地基變形）引起的約占80%以上，屬于荷載引起的約占20%左右。在大體積混凝土工程施工中，主要是由于水泥水化熱引起混凝土澆筑內(nèi)部溫度和溫度應(yīng)力劇烈變化，從而導致混凝土發(fā)生裂縫。因此，控制混凝土澆筑塊體因水化熱引起的溫升、混凝土澆筑塊體的內(nèi)外溫差及降溫速度，防止混凝土出現(xiàn)有害的溫度裂縫（包括混凝土收縮1是其施工技術(shù)的關(guān)鍵問題。

1.大體積混凝土的裂縫和類型

1.1表面裂縫

大體積混凝土結(jié)構(gòu)塊體各部分由于散熱條件不同，致使塊體內(nèi)部散熱條件差，溫度較高，持續(xù)時間也較長；而塊體外表和大氣接觸，散熱條件比較好，冷卻較快。當表面混凝土冷卻收縮時，就會受到內(nèi)部還未收縮的混凝土的約束產(chǎn)生表面溫度拉應(yīng)力，當該應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度時，混凝土表面就會產(chǎn)生溫度裂縫。但這種溫差僅僅在表面處較大，離開表面就很快減弱。一般表面裂縫防線不規(guī)則，數(shù)量較多，但短而淺，深度小于1mm，縫寬小于0.5 mm。因此，裂縫只在接近結(jié)構(gòu)物表面較小的范圍內(nèi)出現(xiàn)，表面層以下的結(jié)構(gòu)仍然保持其整體性，一般危害性較小。所以，當裂縫在其最大限定值以下時，一般不會影響建筑物的可靠性、安全性、適用性，對于一般室內(nèi)環(huán)境，混凝土的表面裂縫不大于0.3mm；對于露天或者室外環(huán)境比較嚴峻的情況下，不宜大于0.2mm。

1.2深層裂縫

混凝土澆筑后數(shù)日，水泥水化熱基本釋放完畢，混凝土從最高溫慢慢降溫，導致混凝土收縮，這時混凝土已硬化，并與地基和結(jié)構(gòu)邊界粘結(jié)牢固，受到其約束而不能自由變形，導致產(chǎn)生拉應(yīng)力（溫度應(yīng)力），當該溫度應(yīng)力超過齡期下混凝土的抗拉強度時，從約束面開始向上開裂形成收縮裂縫。裂縫方向大致垂直于結(jié)構(gòu)表面，自下而上開展，縫寬較大，延伸長，稱之為深層裂縫。

1.3貫穿裂縫

如果溫度應(yīng)力足夠大，嚴重時就會產(chǎn)生貫穿裂縫。它切斷了結(jié)構(gòu)的斷面，把建筑物分割成獨立的塊體，使建筑物結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性遭到破壞，導致建筑物內(nèi)應(yīng)力發(fā)生不理不暗花，其危害性較為嚴重。對于大體積混凝土大壩工程或者室外等其他有防滲水要求的部位，表面裂縫主要影響其防水性能。尤其對大壩工程，表層裂縫可作為水的滲透途徑，在水壓力不斷沖擊下，很容易發(fā)展成深層裂縫，甚至貫穿裂縫。當表面裂縫深度小于1mm時，縫寬為0.1～0.2mm時，部分會隨著大體積混凝土內(nèi)部溫度的降低而愈合；當裂縫寬度為0.1～0.2mm時，雖然早期有輕微滲水現(xiàn)象，但經(jīng)過一段時間后，裂縫可以自行愈合。若裂縫寬度超過0.2～0.3mm，則滲漏水量會以裂縫寬度的3次方比例增加。這些裂縫對建筑物的安全運行，持續(xù)使用是有危害的，必須采取一定的防護措施，盡可能地防止超過0.3mm的貫穿裂縫的產(chǎn)生。若出現(xiàn)這種貫穿裂縫，將會嚴重影響結(jié)構(gòu)性能，必須進行化學灌漿進行加固處理。

2.產(chǎn)生裂縫的主要原因

2.1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。單位時問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。

2.2外界氣溫變化

大體積混凝土在施工階段，外界氣溫的變化對防止大體積砼裂縫產(chǎn)生起著很大的影響。砼內(nèi)部的溫度是由澆筑溫度、水泥水化熱的絕熱溫升和結(jié)構(gòu)的散熱溫度等各種溫度疊加之和組成澆筑溫度與外界氣溫有著直接關(guān)系，外界氣溫愈高，砼的澆注溫度也就會愈高。

2.3砼的收縮

砼在空氣中硬結(jié)時體積減小的現(xiàn)象稱為砼收縮。砼在不受外力的情況下的這種自發(fā)變形，受到外部約束時，將在砼中產(chǎn)生拉應(yīng)力，使得砼開裂。引起砼的裂縫主要有塑f生收縮、干燥收縮和溫度收縮等三種在硬化初期主要是水泥石在水化凝固結(jié)硬過程中產(chǎn)生的體積變化，后期主要是砼內(nèi)部自由水分蒸發(fā)而引起的干縮變形。

3.預防混凝土產(chǎn)生裂縫的措施

（1）盡量選用水化熱較低的水泥（如普通大壩水泥、 粉煤灰水泥、礦渣大壩水泥及低熱膨脹水泥）配制混凝土；或在混凝土中摻人適量粉煤灰；或利用混凝土的后期強度，降低水泥用量，以減少水化熱量。

（2）選用良好級配的骨料，提高骨料最大粒徑并嚴格控制砂含水量、石子含泥量，降低水灰比，以提高混凝土的密實性和抗拉強度。

（3）在混凝土中，摻加緩凝劑、加氣劑，減緩澆筑速度，以利于充分散熱，或摻入木鈣、減水劑，以改善和易性。

（4）避開高溫天氣澆筑大體積混凝土。必須在熱天澆筑時，可采用冰水或深井涼水拌制混凝土，或加大涼堆積高度，或設(shè)置簡易遮陽裝置，并對骨料進行噴水冷卻，以降低混凝土攪拌和澆筑的溫度。

（5）分層澆筑混凝土，為加快結(jié)構(gòu)內(nèi)部熱量散發(fā)，溫度分布均勻，同時也便于振搗密實。澆注層厚度宜小于或等于300m/n。

（6）大體積混凝土適當預留一些孔道，采取人工強迫降溫，通冷水或冷氣降溫。

（7）大型設(shè)備基礎(chǔ)采取分塊分層間隔澆筑，分塊厚度1～1.5m，上、下層間歇期5～10d，以利水化熱散發(fā)和減少約束作用；或每隔20～30 In留1條0.5～1.0m寬的臨時間斷縫，40d后再用于硬性細石混凝土澆筑，以減少溫度收縮應(yīng)力。

（8）澆筑混凝土后，表面應(yīng)及時用草袋、秸稈、濕砂等覆蓋，并灑水養(yǎng)護。深基礎(chǔ)可采取灌水養(yǎng)護，或在混凝土表面四周砌皮磚，進行灌水養(yǎng)護。夏季處于高溫高濕環(huán)境時，為使混凝土內(nèi)部持續(xù)散熱，可根據(jù)實際情況延長養(yǎng)護時間；在寒冷季節(jié)，可采取必要措施對表面進行保護，防止雨雪天氣對結(jié)構(gòu)造成破壞。拆模時，應(yīng)注意結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差不宜超過20℃，以防止溫度驟降造成表面裂縫?；A(chǔ)混凝土拆模后，要及時回填。

4.結(jié)語

對于建筑工程建設(shè)中的大體積混凝土施工技術(shù)的研究現(xiàn)狀發(fā)展趨勢，是隨著現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展而進行的，大體積混凝土在建筑工程施工中的應(yīng)用越來越廣泛，然而，混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生裂縫的現(xiàn)象也是時有發(fā)生，仍是長期困擾著建筑工程施工的普遍存在的技術(shù)難題之一。如何采取有效措施防止大體積混凝土的開裂與保持混凝土結(jié)構(gòu)密實程度，是一個值得關(guān)注的問題。在大體積混凝土施工過程中，為保證混凝土施工質(zhì)量，在優(yōu)化原材料和施工配合比、采用切實可行的混凝土澆筑方案、做好混凝土養(yǎng)護和測溫等方面采取有效技術(shù)措施，堅持管理，完全可以讓溫度裂縫、施工裂縫等質(zhì)量通病得到有效的控制。 [科]

【參考文獻】

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