大體積混凝土的裂縫原因及對(duì)策研究

白琳楊引強(qiáng)

河南工程咨詢監(jiān)理有限公司（450016）

大體積混凝土的裂縫原因及對(duì)策研究

白琳楊引強(qiáng)

河南工程咨詢監(jiān)理有限公司（450016）

介紹大體積混凝土裂縫的主要形式及其產(chǎn)生原因，從技術(shù)、施工、養(yǎng)護(hù)、溫度等層面入手，細(xì)致深入地分析了控制裂縫的對(duì)策，以選擇有效的施工技術(shù)，充分確保施工質(zhì)量。

大體積混凝土；裂縫；原因；對(duì)策

大體積混凝土具有一系列非常明顯的特點(diǎn)，例如水泥用量相對(duì)較大，強(qiáng)度等級(jí)高，截面體積大。大體積混凝土的這些特點(diǎn)，使得水泥水化熱相對(duì)偏大，混凝土內(nèi)部升溫速度非?？?，無法在一個(gè)較短的時(shí)間內(nèi)將熱量完全釋放出來，和混凝土表明產(chǎn)生很大的溫差，最終導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生，嚴(yán)重影響到混凝土的質(zhì)量以及建筑物的質(zhì)量。鑒于這一方面的原因，怎樣有效控制混凝土溫度成為施工過程中亟需解決的第一個(gè)問題，還是充分確?；炷临|(zhì)量的關(guān)鍵所在。

1 混凝土裂縫產(chǎn)生的具體原因與形式

大體積混凝土的溫度變化過程主要包括3個(gè)時(shí)期，即溫升期、降溫期、穩(wěn)定期。混凝土澆筑以后，在第一個(gè)時(shí)期中，因混凝土水泥用量大、強(qiáng)度等級(jí)高、截面體積大等諸多方面的影響，使其內(nèi)部升溫速度非常快。混凝土的導(dǎo)熱性能，使得內(nèi)部溫度隨熱傳導(dǎo)距離呈線性衰減而散發(fā)慢。這樣大多數(shù)水化熱就會(huì)在澆筑體中積蓄，不能及時(shí)向外散發(fā)，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部升溫太快。這樣就造成溫度變形。在第二個(gè)階段，受到外部約束力的影響，混凝土發(fā)生內(nèi)脹外縮，隨之就形成了溫度應(yīng)力。當(dāng)混凝土抗拉強(qiáng)度比其溫度拉應(yīng)力小時(shí)，那么將產(chǎn)生裂縫。具體來說，大體積混凝土裂縫基本上包括以下幾種類型。

1）表面裂縫。澆筑混凝土之后，因其體積較大，其內(nèi)部水化熱溫升大，同時(shí)非常難以散失，而其表面溫度散失速度相對(duì)較快，這樣就會(huì)內(nèi)脹外縮，使其表層形成一定的拉應(yīng)力。設(shè)混凝土內(nèi)處于內(nèi)外溫度平均值的點(diǎn)應(yīng)力是零，則比平均值大的點(diǎn)是壓應(yīng)力，反之則為拉應(yīng)力。當(dāng)混凝土表層溫度拉應(yīng)力比其允許抗拉強(qiáng)度大時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)表面裂縫。

2）深層裂縫?；炷两禍匦枰荛L的過程，內(nèi)部溫度場(chǎng)非常復(fù)雜，混凝土便產(chǎn)生脫離基礎(chǔ)約束區(qū)域之外的裂縫，向縱深發(fā)展，隨后就產(chǎn)生了深層裂縫。

3）貫通裂縫。混凝土在冷卻收縮過程中，受到外部約束力的影響,混凝土澆筑體就會(huì)擠壓基礎(chǔ)，基礎(chǔ)會(huì)對(duì)混凝土產(chǎn)生反作用力，也就是拉應(yīng)力，當(dāng)該反作用力比混凝土的抗拉強(qiáng)度大的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生貫穿裂縫。

總之，上述三種類型的裂縫，均會(huì)在很大程度上影響混凝土的性能。為充分確?；炷临|(zhì)量，必須做好相應(yīng)的措施，以減少混凝裂縫產(chǎn)生。

2 防止混凝土的裂縫產(chǎn)生的對(duì)策

2.1 做好技術(shù)控制工作

1）澆筑之前按照混凝土強(qiáng)度和工藝要求、澆筑順序、環(huán)境因素、結(jié)構(gòu)類型等選擇合適的配合比，并且還要制訂相應(yīng)的澆筑方案。

2）澆筑前必須準(zhǔn)備好所有的保障措施，防止各種突發(fā)情況，例如停電等，以保證澆筑工作連續(xù)、均勻，防止出現(xiàn)薄弱層面與施工裂縫，對(duì)施工質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面作用。

3）澆筑前必須先清理凈模板內(nèi)雜物，還需要澆水潤濕。

4）檢查對(duì)水、電管線，測(cè)溫導(dǎo)線、預(yù)埋件的位置、盤管的設(shè)置情況，在測(cè)溫導(dǎo)線的位置配置臨時(shí)標(biāo)志。

5）測(cè)量各車混凝土的坍落度，這個(gè)過程中必須認(rèn)真進(jìn)行記錄。

2.2 施工控制

1）施工開始之前，將每一項(xiàng)隱蔽驗(yàn)收工作做到位，盡快掌握天氣狀況，以防止在不良的天氣下澆筑。

2）澆筑前應(yīng)當(dāng)提前作好準(zhǔn)備，保溫設(shè)施、原材料、機(jī)械、人員必須全部就緒。如果進(jìn)行連續(xù)澆筑，就應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)備夜間照明。

3）基礎(chǔ)混凝土澆筑需通過斜面分層或分段分層連續(xù)澆筑進(jìn)行，通過層面散熱來減小溫度。為避免混凝土自然流淌過大或供應(yīng)不及時(shí)而引起冷縫，需要對(duì)其坍落度進(jìn)行控制，使其自然流淌低于7∶1，同時(shí)使其分層厚度處于30 cm范圍之內(nèi)。為確保初凝前被上層混凝土覆蓋,控制混凝土初凝時(shí)間在2～3 h之內(nèi)。

4）一定要對(duì)振搗工作人員實(shí)施培訓(xùn)，使其掌握振搗標(biāo)準(zhǔn)與時(shí)間、分層厚度，同時(shí)必須認(rèn)真執(zhí)行。振搗工作人員必須安排布料，把握布料的時(shí)間，禁止在沒有振搗結(jié)束以前布料。

5）振搗過程中，應(yīng)當(dāng)確保振搗點(diǎn)均勻分別。通常情況下，常用振搗棒有效振動(dòng)半徑R處于20～30 cm，因此，每振點(diǎn)的距離是1.5R，大約為50 cm。振搗棒移動(dòng)間距必須在50 cm以內(nèi)，振搗棒須插進(jìn)下層混凝土5 cm，禁忌振筋振模。各個(gè)振點(diǎn)的延續(xù)時(shí)間主要取決于混凝土表面是否出現(xiàn)浮漿，是否不再沉落。為提高混凝土均勻性與密實(shí)度，澆筑后20min還需要實(shí)施二次復(fù)振，防止混凝土由于密實(shí)性不好而出現(xiàn)塌陷裂縫。

6）澆筑過程中必須準(zhǔn)備1臺(tái)水泵，盡快將振搗過程中形成的泌水抽掉，避免出現(xiàn)離析。

7）澆筑后，需要在混凝土終凝前人工抹壓，收平拉毛后通過塑料膜將混凝土密封，降低混凝土表面收縮龜裂。

2.3 溫度控制

1）嚴(yán)格控制原材料,盡可能減小其入模溫度。①為降低水泥水化熱量，避免出現(xiàn)裂縫，應(yīng)當(dāng)使用低水化熱的水泥，控制其最小水泥用量。同時(shí)，粉煤灰的摻量必須≤15%。②控制坍落度，最好保持在120～160mm范圍內(nèi)，入泵前坍落度損失值必須≤30mm/h,總損失值必須≤60mm。③選擇高效外加減水劑降低水泥用量，降低28d齡期混凝土的發(fā)熱量。④優(yōu)化骨料級(jí)配，提高其粒徑，減少水泥用量。⑤骨料預(yù)冷。如果用加冰或加冰水拌和的方法無效時(shí)，往往會(huì)選擇骨料預(yù)冷的方法。

2）加快散熱。①斜面分層澆筑的方式能夠提高散熱面，使混凝土自然散熱。②預(yù)埋連通冷卻水管，利用盤管冷水循環(huán)的方式來降低溫度，將熱量排出去，使溫差降低。澆筑混凝土以后實(shí)施濕潤養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間大于一星期，以此來降低由于水分過快散發(fā)而引起的表面開裂。

2.4 養(yǎng)護(hù)控制

1）澆筑完成以后，為避免塑性收縮與面層起粉而引起開裂，在泌水結(jié)束、初凝前需要實(shí)施若干次搓壓。在終凝之前實(shí)施相應(yīng)的收平拉毛操作，接著蓋上薄膜，附以保溫材料。

2）養(yǎng)護(hù)時(shí)間。C60、C60以上、抗?jié)B混凝土等，應(yīng)確保養(yǎng)護(hù)時(shí)間≥2周。對(duì)普通硅酸鹽水泥混凝土，養(yǎng)護(hù)時(shí)間必須≥1周。

2.5 測(cè)溫控制

1）施工與澆筑結(jié)束14d內(nèi)，需要定時(shí)對(duì)混凝土內(nèi)外溫差進(jìn)行測(cè)量。如果溫差過大，就需要盡快選擇相應(yīng)的防護(hù)策略,避免由于溫度應(yīng)力引起裂縫。

2）確定測(cè)溫時(shí)間、測(cè)溫點(diǎn)分布。入模溫度必須≤30℃，在施工過程中，每班測(cè)量次數(shù)≥兩次。澆筑最大溫升必須≤50℃。覆蓋養(yǎng)護(hù)過程中，混凝土內(nèi)部和表面溫差必須≤25℃。覆蓋養(yǎng)護(hù)完成或拆模過程中，混凝土內(nèi)部和表面溫差必須≤25℃。澆筑體內(nèi)相鄰兩測(cè)溫點(diǎn)的溫差必須≤25℃。降溫速率必須≤2℃/d。

①沿澆筑體厚度方向在混凝土底部、中部、表面設(shè)置測(cè)溫點(diǎn)，基礎(chǔ)表面內(nèi)部位、各剖面的測(cè)溫點(diǎn)宜豎向、橫向?qū)R，間距應(yīng)當(dāng)＜1.0m，各剖面橫向設(shè)置的測(cè)溫點(diǎn)必須≥4個(gè)，間距必須≥0.4m，同時(shí)要小于10m。

②一切測(cè)溫孔都需要編號(hào)，測(cè)量其表面與內(nèi)部各個(gè)深度溫度。

③測(cè)量過程中，按照現(xiàn)場(chǎng)的具體狀況，可以用預(yù)埋式溫度計(jì)進(jìn)行檢測(cè)。測(cè)溫計(jì)放在測(cè)溫孔面層3mm之下，以避免外界氣溫的干擾。

④測(cè)溫的時(shí)候，需要按照記錄數(shù)據(jù)將每一個(gè)點(diǎn)的變化趨勢(shì)與斷面的溫度分布曲線畫出來。

⑤測(cè)溫頻率。澆筑后的前4天，也就是在溫升期，3～4 h測(cè)量1次。降溫期的三天之內(nèi)8d測(cè)量1次。第8d一直到測(cè)溫完成，12 h測(cè)量1次。

⑥測(cè)溫結(jié)束時(shí)間。在混凝土溫度下降，面層下部位和外界溫差＜20℃的時(shí)候，可以結(jié)束測(cè)量。

溫度控制是做好裂縫防治的基礎(chǔ)工作。在施工過程中，需要按照項(xiàng)目具體狀況，認(rèn)真分析，制訂合理的方案，從原材料、工藝、施工等諸多角度入手，最大限度地減小內(nèi)外溫差，從而有效地控制混凝土裂縫的產(chǎn)生。

3 結(jié)語

為有效防治裂縫產(chǎn)生，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)做好技術(shù)控制、施工控制、溫度控制、養(yǎng)護(hù)控制、測(cè)溫控制等工作，從而提高混凝土質(zhì)量。