大體積混凝土施工裂縫控制

溫州錦華房地產(chǎn)開發(fā)有限公司 浙江溫州 325000

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，掀起建設(shè)高潮，混凝土結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代工程建設(shè)中占有重要的地位。然而混凝土的裂縫是比較常見的，開裂可以說是“常見病”和“多發(fā)病”，經(jīng)常困擾著工程技術(shù)人員。本文針對(duì)大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的影響因素入手分析，從設(shè)計(jì)方面，材料方面和施工方面等三個(gè)方面采取綜合防治措施。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土；溫度裂縫；養(yǎng)護(hù)；裂縫控制；水泥水化熱

前言

大體積混凝土裂縫是困擾建筑業(yè)多年的質(zhì)量通病，如裂縫較多、較深，將直接影響結(jié)構(gòu)安全。這些大體積混凝土結(jié)構(gòu)，由外荷載引起裂縫的可能性較小，而由水泥水化過程中釋放的水化熱引起的溫度變化和混凝土收縮產(chǎn)生的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力是產(chǎn)生裂縫的主要原因，是大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工中要解決的重要問題。

一、大體積混凝土定義

國際預(yù)應(yīng)力混凝土協(xié)會(huì)（FIP）在《海工混凝土設(shè)計(jì)與施工建議》規(guī)定：凡是混凝土一次澆筑成型的最小截面尺寸不小于0.6m，特別是水泥用量超過400kg/m3時(shí)，應(yīng)考慮采取有效降溫散熱措施或采用水化放熱慢的水泥。

我國《大體積混凝土施工規(guī)范》（GB50496-2009）對(duì)大體積混凝土的定義：混凝土成型結(jié)構(gòu)實(shí)體最小幾何尺寸大于或等于1m大體積量的混凝土，或者預(yù)計(jì)因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而造成有害裂縫產(chǎn)生的混凝土。

由此可見，對(duì)大體積混凝土的定義，既要考慮結(jié)構(gòu)的幾何尺寸，又要考慮水泥水化熱引起體積變化與裂縫的問題。

二、大體積混凝土裂縫產(chǎn)生主要因素分析

按裂縫深度不同，分為貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫三種。貫穿裂縫是由混凝土表面裂縫發(fā)展為深層裂縫，最終形成貫穿裂縫。它切斷了結(jié)構(gòu)的斷面，可能破壞結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性，其危害性是較嚴(yán)重的；而深層裂縫部分地切斷了結(jié)構(gòu)斷面，也有一定危害性；表面裂縫一般危害性較小。

混凝土裂縫產(chǎn)生的原因是由于收縮變形受到約束，在混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的極限抗拉強(qiáng)度，混凝土就開裂。收縮變形包括冷縮，干縮和約束條件是裂縫產(chǎn)生的三個(gè)主要因素。

1、冷縮變形影響分析

冷縮變形時(shí)混凝土中溫度變化引起的變形，混凝土中的溫度由三個(gè)部分組成：澆筑溫度，絕熱溫升，散熱溫度。當(dāng)澆筑溫度高時(shí)，內(nèi)外溫差和總降溫差增大，容易引起表面裂縫和貫通裂縫。澆筑溫度與原材料溫度高低關(guān)系很大，施工時(shí)要注意對(duì)原材料溫度的控制。

2、干縮變形影響分析

干縮是混凝土中自由水蒸發(fā)，引起體積收縮變形。新拌混凝土中只有20%的水參與水化，80%的水在硬化過程中要蒸發(fā)。干縮是一個(gè)不可忽視的變形值，它的增加，也就相應(yīng)增加了總降溫差，增加了混凝土裂縫的可能性。

3、約束條件影響分析

收縮分為自由收縮和約束收縮，自由收縮不會(huì)引起開裂。任何混凝土都受不同程度的約束，不受約束的自由混凝土幾乎沒有。

綜上分析，控制大體積混凝土開裂從兩方面入手。一方面，提高混凝土的抗拉強(qiáng)度，使其足夠大，大到各種因素引起的開裂應(yīng)力小于它。另一方面，控制各種溫度應(yīng)力，使其盡可能小，使之小于混凝土的抗拉強(qiáng)度。

三、大體積混凝土裂縫控制對(duì)策

基于以上分析，可從提高混凝土抗裂性能和控制溫度應(yīng)力兩大方面入手。

1、提高混凝土抗裂性能。⑴、摻膨脹劑。在混凝土中摻入膨脹劑，在硬化過程中產(chǎn)生體積膨脹，這部分膨脹可以部分或全部補(bǔ)償硬化過程中冷縮和干縮，減少或避免混凝土的開裂。⑵、摻增強(qiáng)材料。在混凝土中摻入增強(qiáng)材料，可以提高混凝土的抗拉強(qiáng)度，如在混凝土中摻入有機(jī)纖維、無機(jī)纖維、金屬纖維，可明顯提高混凝土的抗拉強(qiáng)度。⑶、配溫度筋。經(jīng)研究認(rèn)為，合理配筋可以提高混凝土的抗拉強(qiáng)度，而且當(dāng)鋼筋的直徑較細(xì)，間距較密時(shí)，對(duì)提高混凝土的抗裂效果較好。對(duì)大體積的基礎(chǔ)工程，中間配筋少，增加一些溫度筋，可以提高抗裂性。⑷、提高混凝土的強(qiáng)度?；炷恋膹?qiáng)度等級(jí)提高，其抗拉強(qiáng)度也相應(yīng)提高，增強(qiáng)了抗裂度，可以通過優(yōu)選水泥及配合比，減少水灰比，采用合理的施工工藝，提高混凝土的強(qiáng)度。2、控制溫度應(yīng)力。⑴、降低混凝土的絕熱升溫。①減少水泥用量。水泥水化放熱是混凝土升溫的內(nèi)熱源，降低水泥用量，就減少了水化熱。一般方法是：減少塌落度，摻大塊石，減少砂率，使用減水劑，緩凝劑，摻混合材（如粉煤灰），采用先進(jìn)的攪拌工藝。②使用低熱水泥。選用水化熱低的水泥，一般采用礦渣硅酸鹽水泥，減少水化熱引起的絕熱溫升。③降低澆筑溫度。澆筑溫度低可以降低最高溫升。盡量避免炎熱的夏季施工，不宜中午澆筑，對(duì)原材料實(shí)行預(yù)冷卻等，盡可能降低澆筑溫度。④降低當(dāng)量溫差。當(dāng)量溫差是由于干縮引起的，應(yīng)減少干縮率。影響干縮率的主要因素有骨料，養(yǎng)護(hù)條件，水灰比，摻和料等。⑤強(qiáng)制降溫。在混凝土內(nèi)預(yù)埋水管，通入冷卻水，降低混凝土內(nèi)部的最高溫度。⑵、減少約束。①減少外部約束。大體積混凝土一般是厚實(shí)體重的整澆結(jié)構(gòu)物，地基對(duì)其約束十分明顯，這是引起約束收縮，產(chǎn)生裂縫的一個(gè)主要因素。減少地基約束的方法是設(shè)置滑動(dòng)層，即在塊體與地基之間設(shè)置砂墊層或?yàn)r青油氈層，允許塊體自由變形，避免開裂。合理分塊，縮小約束范圍，減輕約束作用，使收縮自由。分塊的方法有設(shè)伸縮縫，施工縫，后澆帶。當(dāng)澆筑地平面尺寸控制在15m×15m左右時(shí)，溫度應(yīng)力比較小。②減少內(nèi)部約束。內(nèi)部約束主要是內(nèi)外溫差過大造成的，解決的方法是加強(qiáng)保溫養(yǎng)護(hù)，控制內(nèi)外溫差、降溫速率，保證濕度。保溫法養(yǎng)護(hù)有覆蓋法，暖棚法，蓄水法。

綜上所述，控制大體積混凝土裂縫的方法很多，而且各種方法之間是相互關(guān)聯(lián)，相互制約的。要想避免大體積混凝土的質(zhì)量問題應(yīng)該進(jìn)行綜合治理。

1、設(shè)計(jì)方面

⑴、合理的平面和立面設(shè)計(jì)，避免截面的突變，從而減少約束力；

⑵、合理布置分布鋼筋，盡量采用小直徑、密間距；變截面處加強(qiáng)分布筋；

⑶、采用滑動(dòng)層來減少基礎(chǔ)的約束。

2、材料方面

⑴、科學(xué)地選用材料配比，用較低的水灰比、水和水泥用量；

⑵、嚴(yán)格控制砂石骨料的含泥量；

⑶、宜采用后期強(qiáng)度作為配合比、強(qiáng)度評(píng)定的依據(jù)?；A(chǔ)混凝土可采用齡期為60d（56d）、90d 的強(qiáng)度等級(jí)；柱、墻混凝土強(qiáng)度等級(jí)不小于C80時(shí)，可采用齡期為60d（56d）的強(qiáng)度等級(jí)；采用混凝土后期強(qiáng)度應(yīng)經(jīng)設(shè)計(jì)單位認(rèn)可。

3、施工方面

⑴、用保溫隔熱法對(duì)大體積混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；

⑵、控制水化熱的溫升，混凝土中心與外表的最大溫差不宜高于25℃，總降溫差小于30℃；

⑶、采用分層澆筑利于散熱，有全面分層、分段分層、斜面分層；

⑷、控制降溫速度，使之小于1.5℃/d；

⑸、用草袋和塑料薄膜進(jìn)行保溫和保濕；

⑹、混凝土澆筑采用跳倉法施工，施工縫處留企口縫；

⑺、采用后澆帶施工減少溫度收縮；

⑻、宜用兩次振搗工藝，以提高混凝土密實(shí)度和抗拉強(qiáng)度，對(duì)大面積的板面要進(jìn)行拍打振實(shí)，去除浮漿，實(shí)行兩次抹面，以減少表面收縮裂縫。

四、結(jié)束語

總而言之，大體積混凝土裂縫的控制，要注意混凝土配合比設(shè)計(jì)及原材料的選擇，通過合理的配合比優(yōu)化，不僅可以使得混凝土的收縮變形引起的裂縫得到有效降低，還可以有效地降低混凝土內(nèi)部的施工溫度，從而有效地預(yù)防了溫度裂縫的產(chǎn)生。在施工階段，從原材料控制、施工方案的設(shè)計(jì)、澆筑、振搗等方面提出了控制方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]王鐵夢.工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.

[2]大體積混凝土施工規(guī)范（GB50496-2009）[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2009.