關(guān)于大體積混凝土裂縫原因分析及防治措施的研究

寧夏煤炭基本建設(shè)有限公司 750200

摘要：隨著建筑市場的不斷擴展，建筑施工技術(shù)的不斷改進，建筑材料也隨之進行技術(shù)更新提高，但多年來混凝土工程的裂縫問題一直困擾人們，而且混凝土裂縫在對工程質(zhì)量上也是一個缺陷。當(dāng)裂縫寬度小于0.05mm時對使用無多大害處，但裂縫進一步擴展，形成較大裂縫，這對構(gòu)件影響很大。本文針對大體積混凝土從材料、配合比、施工、設(shè)計等方面闡述了裂縫的控制技術(shù)和措施。

關(guān)鍵詞：混凝土概念；原因；措施

1.大體積混凝土概念

什么是大體積混凝土，目前尚無統(tǒng)一定義。日本建筑學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)（JASSS）的定義是：“結(jié)構(gòu)斷面最小尺寸在80cm以上，同時水化熱引起的混凝土內(nèi)最高溫與外界氣溫之差預(yù)計超過25℃的混凝土，稱之為大體積混凝土”。美國混凝土協(xié)會（ACI）的定義是：“任何就地澆注的混凝土，其尺寸之大必須采取措施解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，以最大限度地控制減少開裂，就為大體積混凝土”。國際預(yù)應(yīng)力混凝土協(xié)會（FIP）則做了如下規(guī)定：“凡是混凝土一次澆筑最小尺寸大于0.6m，特別是水泥用量大于400kg/m，時，應(yīng)考慮采用水化放熱慢的水泥或采取其他降溫散熱措施”。

我國大體積混凝土施工規(guī)范（GB50496-2009）把大體積混凝土定義為：混凝土結(jié)構(gòu)物實體最小尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預(yù)計混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土。

2凝土裂縫產(chǎn)生的原因

混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因，主要是溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結(jié)構(gòu)形式等原因。

混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過程中，又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力，氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時，即會出現(xiàn)裂縫。混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化，如養(yǎng)護不周、時干時濕，表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束，也可能導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。混凝土是一種脆性材料，抗拉強度是抗壓強度的1/10左右，短期加荷時的極限拉伸變形只有（0.6～1.0）×104，長期加荷時的極限位伸變形也只有（1.2～2.0）×104.由于原材料不均勻，水灰比不穩(wěn)定，及運輸和澆筑過程中的離析現(xiàn)象，在同一塊混凝土中其抗拉強度又是不均勻的，存在著許多抗拉能力很低，易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。在素混凝土（方塊）內(nèi)如果結(jié)構(gòu)出現(xiàn)拉應(yīng)力，須依靠混凝土自身承擔(dān)。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到穩(wěn)定溫度時間短，往往在混凝土內(nèi)部引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力。

3凝土裂縫的防治措施

3.1材料方面

建筑材料的質(zhì)量直接關(guān)系到混凝土的質(zhì)量，對進場的建筑材料一定要把好關(guān)。精心設(shè)計混凝土的配合比，以達到增加混凝土抗拉強度、減少混凝土收縮的目的。

1）嚴(yán)格控制混凝土原材料質(zhì)量和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，選用低水化熱水泥，粗細(xì)骨料的含泥量應(yīng)盡量減少（1-1.5%以下）。優(yōu)選混凝土各種原材料。在條件許可情況下，應(yīng)優(yōu)先選用收縮性小的或必要時可以加入緩凝劑，減緩澆筑速度以利散熱，或加入適當(dāng)?shù)臏p水劑，改善和易性，減少水泥用量，降低水化熱。骨料在大體積混凝土中所占比例一般為混凝土絕對體積的80%-83%，應(yīng)選擇線膨脹系數(shù)小、巖石彈模較低、表面清潔無弱包裹層、級配良好的骨料。砂除滿足骨料規(guī)范要求外，應(yīng)適當(dāng)放寬石粉或細(xì)粉含量，砂子中石粉比例一般在15%-18%之間為宜。粉煤灰只要細(xì)度與水泥顆粒相當(dāng)，燒失量小，含硫量和含堿量低，需水量比小，均可摻用在混凝土中使用。高效減水劑和引氣劑復(fù)合使用對減少大體積混凝土單位用水量和膠凝材料用量，改善新拌混凝土的工作度，提高硬化混凝土的力學(xué)、熱學(xué)、變形、耐久性等性能起著極為重要的作用，也是混凝土向高性能化發(fā)展不可或缺的重要組分。

2）細(xì)致分析混凝土集料的配比，控制混凝土的水灰比，減少混凝土的坍落度，合理摻加塑化劑和減水劑?；炷粮咝p水劑是商品混凝土不可缺少的組成部分，而高效減水劑的性能直接影響混凝土的收縮性能。國家《混凝土外加劑》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，高效減水劑的收縮應(yīng)小于或等于135%。一般的高效減水劑收縮比在115%-135%之間，因此泵送混凝土比非泵送混凝土容易開裂。

3.2施工方面

優(yōu)化澆筑工藝，一般要求混凝土內(nèi)外溫差不超過25℃，具體實施辦法為：①降溫冷卻水管布設(shè)：在澆筑墻體混凝土前，鋼筋綁扎好后立模前預(yù)先在混凝土內(nèi)按1m的層距（距頂?shù)酌婢嚯x為0.50m）布設(shè)降溫冷卻水管（準(zhǔn)30mm的薄壁鋼管），混凝土澆注完成后，即可在該層水管內(nèi)通水。通過水循環(huán)，帶走砼內(nèi)部的熱量，使混凝土內(nèi)部的溫度降低到要求的限度。②攪拌工藝：采用二次投料的凈漿裹石或砂漿裹石工藝，可以有效地防止水分聚集在水泥砂漿和石子的界面上，使硬化后界面過渡層結(jié)構(gòu)致密、粘結(jié)力增大，從而節(jié)約水泥，并進一步減少水化熱和裂縫。③振搗工藝：混凝土分層澆筑，分層振搗，適當(dāng)控制入模厚度和振動技術(shù)，每層澆筑厚度為40cm，設(shè)置施工縫聯(lián)結(jié)鋼筋。待每薄層混凝土全斷面布料振搗完畢，再從一頭向另一頭循環(huán)澆筑。

3.3混凝土養(yǎng)護方面

主要是保持適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸葪l件。保溫能減少混凝土表面的熱擴散，降低混凝土表層的溫差，防止表面裂縫?；炷翝沧⑼戤吅蠹崔D(zhuǎn)入養(yǎng)護階段。①采取嚴(yán)格的養(yǎng)護保護措施?；炷帘砻媸展夂罅⒓锤采w一層塑料薄膜，以防止早期失水出現(xiàn)塑性裂縫；根據(jù)測溫結(jié)果，適時在塑料薄膜上覆蓋兩層土工布保溫，同時在混凝土中設(shè)置冷卻水管降溫；在塑料薄膜下適時補水，以保證水泥發(fā)揮補償收縮作用的充分條件。②在埋設(shè)冷卻水管時在混凝土中一起布設(shè)測溫點，并在養(yǎng)護中通過測溫點的溫度測量指導(dǎo)降溫、保溫工作的進行，從而控制混凝土內(nèi)外溫差不大于25℃。測溫點布置的原則應(yīng)使不同施工區(qū)段、不同標(biāo)高處的混凝土溫升均能得到監(jiān)控。澆筑結(jié)束后安排專人對測點進行溫度記錄，及時調(diào)整循環(huán)水的溫度，確保降溫效果。冷卻完畢后，水管口用與墻體強度等同的水泥漿封閉，水泥中應(yīng)加入微膨脹劑。③在氣溫較高（尤其超過30℃）時，澆水養(yǎng)護是保證砼強度的關(guān)鍵。工地現(xiàn)場使用小型水泵澆水，并在砼澆筑12小時內(nèi)對砼覆蓋塑料薄膜養(yǎng)護。薄膜養(yǎng)護采用一次性材料，始終保持塑料薄膜內(nèi)有凝結(jié)水，后續(xù)工序應(yīng)盡量避免對塑料薄膜的破壞。避免了混凝土因干燥而產(chǎn)生干縮裂紋。養(yǎng)護一般在7天以上。

3.4設(shè)計方面

精心設(shè)計混凝土配合比混凝土配合比設(shè)計時，在保證混凝土具有良好性的情況下，盡可能的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(shè)計準(zhǔn)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。

在構(gòu)造設(shè)計方面采取一些增配構(gòu)造筋的措施來改善混凝土的內(nèi)外約束對預(yù)防大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生很有好處。

1）當(dāng)大體積混凝土結(jié)構(gòu)尺寸過大時，為減小外約束力、溫度應(yīng)力和混凝土內(nèi)部熱量的散發(fā)，降低混凝土的內(nèi)部溫度，可設(shè)置后澆帶，在正常施工條件下，后澆帶間距20mm-30mm，保留時間一般不小于60天。后澆帶封閉時，用補償收縮混凝土澆灌密實。

2）設(shè)置滑移層：為了方便混凝土底板熱能釋放時所產(chǎn)生的平行移動，在澆注混凝土前%宜在基礎(chǔ)墊層與混凝土基礎(chǔ)之間設(shè)置瀝青油氈或其他類似的材料作為滑移層，用以減少大體積混凝土的內(nèi)外約束。

3）設(shè)置緩沖層：為了緩解地基對基礎(chǔ)收縮時的側(cè)壓力，可在大體積混凝土的某些部位設(shè)置緩沖層。

4）設(shè)置增強配筋：在容易開裂部位配置斜向鋼筋或鋼筋網(wǎng)片或在邊緣部位設(shè)置暗梁并配置一定數(shù)量的抗裂鋼筋%提高該部位的配筋率。

4結(jié)語

總之，混凝土裂縫對與工程質(zhì)量的影響相當(dāng)嚴(yán)重，為保證中國建筑市場的良好發(fā)展，為了我們能共同建造出一個個精品工程，我們唯有增強自身責(zé)任心、加強對工程質(zhì)量的管理、嚴(yán)格按規(guī)范進行工程的全面控制才是根治混凝土裂縫的主要措施。而且在具體施工中要靠我們多觀察、多比較，出現(xiàn)問題后多分析、多總結(jié)，結(jié)合多種預(yù)防處理措施，同時應(yīng)做好充分的施工準(zhǔn)備、加強現(xiàn)場協(xié)調(diào)與組織管理，混凝土的裂縫是可以避免的。

參考文獻：

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[2]段崢，現(xiàn)澆大體積混凝土裂縫的成因與防治[J]，混凝土，2003（08）