大體積混凝土裂縫控制與施工技術(shù)研究

童元玲

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，建筑業(yè)也隨之發(fā)展起來，越來越多的復(fù)雜體系的建筑物出現(xiàn)在我們的生活之中?；炷磷鳛榻ㄖ牧现槐粡V泛應(yīng)用在各個(gè)建筑領(lǐng)域。而大體積混凝土的裂縫問題越來越被人們所注視。本文分析了大體積混凝土裂縫的防治措施及其施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土；裂縫；防治；技術(shù)

中圖分類號(hào)： TV544+.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一、大體積混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工的特點(diǎn)

1、大體積混凝土的結(jié)構(gòu)斷面尺寸通常較大，混凝土施工澆筑后，由于水泥水化釋放大量熱量，導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升，該階段彈性模量較小，但混凝土徐變量較大，升溫引起的壓力較小。當(dāng)溫度逐漸降低時(shí)，彈性模量較大，徐變量較小，約束應(yīng)力條件下產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力。

2、大體積混凝土結(jié)構(gòu)一年四季中通常暴露于室外，外露構(gòu)件與水、空氣接觸，氣溫升降與水溫的干濕交替變化，導(dǎo)致大體積混凝土結(jié)構(gòu)引起較大的張拉應(yīng)力。

3、大體積混凝土工程結(jié)構(gòu)通常為素混凝土或配筋數(shù)量較少，當(dāng)結(jié)構(gòu)承受拉應(yīng)力時(shí)，需混凝土自身承受，因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中通常要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力或拉應(yīng)力較小。

4、大體積混凝土結(jié)構(gòu)在施工過程中，由于內(nèi)部溫度變化產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力。導(dǎo)致結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)溫度裂縫，使用過程中微裂縫進(jìn)一步擴(kuò)張或延生。由此可見，要防止大體積混凝土結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)危害性的裂縫，須精心設(shè)計(jì)、施工，才能使裂縫得以有效控制。

二、大體積混凝土常見裂縫類型

1、貫穿性裂縫

這種裂縫特征是由交界面向上延伸，靠近基底最大而在上部較小，嚴(yán)重的會(huì)破壞結(jié)構(gòu)的整體性、耐久性、防水性和穩(wěn)定性等，影響正常使用，危害嚴(yán)重。其產(chǎn)生的原因是溫度應(yīng)力作用的結(jié)果。在混凝土降溫階段，熱量逐漸散發(fā)，因溫度逐漸下降使混凝土體積產(chǎn)生收縮，同時(shí)，在硬化過程中因多余水份蒸發(fā)及碳化等原因使混凝土產(chǎn)生收縮變形，受到地基和結(jié)構(gòu)邊界條件的約束（外約束），不能自由變形，從而產(chǎn)生溫度應(yīng)力（拉應(yīng)力），當(dāng)兩種應(yīng)力疊加超過混凝土的抗拉極限強(qiáng)度時(shí)，則在混凝土的底面交界處附近以至混凝土中產(chǎn)生收縮裂縫。

2、表面裂縫

這種裂縫的產(chǎn)生與混凝土的內(nèi)外溫差有密切的關(guān)系。大體積混凝土結(jié)構(gòu)，澆筑后水泥的水化熱很大，由于混凝土體積大，聚積在內(nèi)部的水泥水化熱不易散發(fā)，混凝土的內(nèi)部溫度將顯著升高。而混凝土表面則散熱較快，這樣形成較大的內(nèi)外溫差，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。如果在混凝土表面附近存在較大的溫度梯度，就會(huì)引起較大的表面拉應(yīng)力，此時(shí)混凝土的齡期很短，抗拉強(qiáng)度很低，如果溫差產(chǎn)生的表面拉應(yīng)力，超過此時(shí)的混凝土極限抗拉強(qiáng)度，就會(huì)在混凝土表面產(chǎn)生表面裂縫。

三、大體積混凝土裂縫的控制對(duì)策與施工技術(shù)

1、合理設(shè)置施工縫，控制混凝土溫度

大體積混凝土工程施工準(zhǔn)備工作前，應(yīng)編制詳實(shí)的施工組織設(shè)計(jì)，從降低澆筑塊溫升、控制混凝土裂縫以及便于大體積混凝土施工的角度出發(fā)，對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)、配筋、基礎(chǔ)底面滑動(dòng)及變形縫、施工縫的設(shè)置提出要求，選擇合理的結(jié)構(gòu)形式與施工縫布置方式。

對(duì)施工階段大體積混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)對(duì)溫度以及收縮應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)算，以確定施工階段大體積混凝土澆筑塊體的升溫降值、內(nèi)外溫差及降溫速度等控制指標(biāo)。為防止底板和墻板、墻板間每個(gè)施工流水段約束應(yīng)力的相互作用以及墻板施工區(qū)段出現(xiàn)邊緣效應(yīng)產(chǎn)生裂縫，薄弱環(huán)節(jié)應(yīng)適當(dāng)增大配筋率，以提高混凝土極限拉應(yīng)力，從而控制裂縫的出現(xiàn)。

2、優(yōu)選原材料

2.1水泥

要盡量采取早期水化熱低的水泥。由于水泥的水化熱是礦物成分與細(xì)度的函數(shù)，要降低水泥的水化熱，主要是選擇適宜的礦物組成和調(diào)整水泥的細(xì)度模數(shù)。硅酸鹽水泥的礦物組成主要有C3S、C2S、C3A和C4AF。試驗(yàn)表明：水泥中鋁酸三鈣（C3A）和硅酸三鈣（C3S）含量高，水化熱較高，所以，為了減少水泥的水化熱，必須降低熟料中C3A和C3S的含量。在施工中一般采用中熱硅酸鹽水泥和低熱礦渣水泥。另外，在不影響水泥活性的情況下，要盡量使水泥的細(xì)度適當(dāng)減小，因?yàn)樗嗟募?xì)度會(huì)影響水化熱的放熱速率。

2.2摻加粉煤灰

粉煤灰具有一定活性，不但可以代替部分水泥，而且能改善混凝土的粘塑性，工程實(shí)踐表明，在混凝土中摻入一定數(shù)量的粉煤灰，可改善混凝土的和易性、可泵性，降低混凝土的水化熱。與此同時(shí)，摻加粉煤灰后早期抗拉強(qiáng)度及早期極限拉伸量均有少量降低，但混凝土后期強(qiáng)度升高。

3、提高混凝土施工質(zhì)量

3.1控制澆灌溫度。為降低混凝土出料、卸料、泵送以及澆灌振搗后的溫度，降低結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差，需按季節(jié)采取相應(yīng)措施，如夏季施工時(shí)，在澆灌混凝土采用一定的坡度、薄層澆灌、循序推進(jìn)、一次到頂?shù)却胧亩s小混凝土暴露面積以及加快澆灌速度，縮短澆灌時(shí)間。在冬季施工時(shí)，應(yīng)保證保溫澆灌、保溫養(yǎng)護(hù)，一般可利用混凝土本身散發(fā)的水化熱養(yǎng)護(hù)，在混凝土沒有達(dá)到允許臨界強(qiáng)度之前，防止凍害現(xiàn)象發(fā)生。

3.2提高攪拌工藝。施工攪拌混凝土?xí)r，先將水、水泥和砂拌和后，再投放石子進(jìn)行攪拌，其主要優(yōu)點(diǎn)是無泌水現(xiàn)象，混凝土上下層強(qiáng)度差減少，可有效的防止水分向石子與水泥砂漿面層集中，使硬化后的界面過渡層結(jié)構(gòu)致密、粘結(jié)加強(qiáng)，該攪拌工藝被稱為“裹砂法”，也可稱為二次投料法。

4、構(gòu)造設(shè)計(jì)上采取的防裂措施

大體積混凝土體積龐大，施工周期一般較長，依據(jù)結(jié)構(gòu)受力情況（如懸索橋錨碇受力是逐步參與的，施工期僅承受自重和施工過程產(chǎn)生的次應(yīng)力，此階段受力不足其最終受力的30%），可合理的確定混凝土評(píng)定驗(yàn)收齡期，打破正常標(biāo)準(zhǔn)28 d的評(píng)定驗(yàn)收齡期，改為60 d或更多天，評(píng)定驗(yàn)收齡期充分考慮混凝土的后期強(qiáng)度，從而減低設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)，達(dá)到減少混凝土水泥用量，降低水化熱的目的。

5、表面保溫與保濕

防止混凝土開裂的一個(gè)重要原則是盡可能使新澆筑混凝土少失水分以及內(nèi)外溫差控制在允許范圍內(nèi)（不大于250C）?；炷帘砻娓稍锘蛩终舭l(fā)過快和溫度下降幅度較大時(shí)，都足以引起表面混凝土開裂且裂縫會(huì)向內(nèi)伸展。因此，要盡量長時(shí)間地保溫和保持混凝土表面濕潤，讓其表面慢慢冷卻、干燥，使混凝土能夠增長強(qiáng)度以抵抗開裂拉應(yīng)力。主要有蓄水養(yǎng)護(hù)和覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)2種方式，養(yǎng)護(hù)時(shí)間一般不少于14d.

6、加強(qiáng)技術(shù)管理

加強(qiáng)技術(shù)管理，加強(qiáng)原材料的檢驗(yàn)、試驗(yàn)工作。施工中嚴(yán)格按照方案及交底的要求指導(dǎo)施工，明確分工，責(zé)任到人。加強(qiáng)計(jì)量監(jiān)測工作，定時(shí)檢查并做好詳細(xì)記錄，認(rèn)真對(duì)待澆筑過程中可能出現(xiàn)的冷縫，并采取措施加以杜絕。在變截面施工前，一定要加強(qiáng)預(yù)測，并保證預(yù)測的科學(xué)性。實(shí)施過程中，要切實(shí)落實(shí)施工方案。

四、裂縫的處理措施

1、表面修補(bǔ)法?主要適用于穩(wěn)定和對(duì)結(jié)構(gòu)承載能力沒有影響的表面裂縫的處理：在裂縫的表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥或在混凝士表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料，以及在裂縫的表面粘貼玻璃纖維布控制其發(fā)展等。? 2、灌漿、嵌逢封堵法?灌漿法主要適用于對(duì)結(jié)構(gòu)整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補(bǔ)，它是利用壓力設(shè)備將膠結(jié)材料壓入混凝土的裂縫中，膠結(jié)材料硬化后與混凝土形成一個(gè)整體，從而起到封堵加固的目的。常用的膠結(jié)材料有水泥漿、環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學(xué)材料。嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法，它通常是沿裂縫鑿槽，在槽中嵌填塑性或剛性止水材料，以達(dá)到封閉裂縫的目的。 常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等等；常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。

結(jié)束語

綜上所述，大體積混凝土在建筑工程中的應(yīng)用十分廣泛，通過對(duì)大體積混凝土的施工進(jìn)行分析，同時(shí)分析施工中出現(xiàn)裂縫的原因以及具體的裂縫控制措施，可以很好的提高大體積混凝土的施工水平，保證工程的質(zhì)量。

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