大體積混凝土裂縫成因與預(yù)防

■朱文偉 ■廈門市象嶼工程咨詢管理有限公司，福建 廈門 361000

引言

大體積混凝土指的是，混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體的尺寸在1m以上，或預(yù)計(jì)會(huì)因水泥水化熱引起混凝土內(nèi)外溫差過大而導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)里裂縫。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大體積混凝土逐漸被應(yīng)用到高層建筑、水利大壩、大型橋墩、防輻射建筑物等非常重要建筑上，所以我國在大體積混凝土的建筑物施工進(jìn)行時(shí)要對裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，從而找出避免產(chǎn)生裂縫的辦法，那么在施工的過程中要對大體積混凝土進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān)。

1 引發(fā)大體積混凝土裂縫的成因

1.1 環(huán)境的溫差

由于大體積混凝土具有厚度和體積較大的特點(diǎn)，使得在施工進(jìn)行時(shí)大體積混凝土實(shí)體結(jié)構(gòu)的表面散熱和內(nèi)部散熱快慢不同，在混凝土表面與內(nèi)部形成較大的溫差，導(dǎo)致大體積混凝土受熱不均的現(xiàn)象。由于熱脹冷縮的原理，表面的混凝土收縮，內(nèi)部的混凝土膨脹，就會(huì)導(dǎo)致大體積混凝土出現(xiàn)裂縫。除了大體積混凝土本身之外，外部的溫度對大體積混凝土也會(huì)有一定的影響。在大面積混凝土施工的過程中，由于水泥的水化熱現(xiàn)象加上混凝土本身散熱功能的降溫處理形成一個(gè)復(fù)合溫度，這個(gè)復(fù)合溫度與外部氣溫之間的差就是內(nèi)外溫差，當(dāng)外部的氣溫很低，或者外部的氣溫下降很快的時(shí)候就會(huì)使大體積混凝土產(chǎn)生很大的應(yīng)力而變形，容易使混凝土產(chǎn)生裂縫。

1.2 混凝土的安定性

安定性也是混凝土發(fā)生裂縫的原因之一，主要是因?yàn)樗嗖缓细袼鸬摹Ｓ捎谒嗍腔炷恋闹饕こ滩牧?，水泥的品質(zhì)直接影響混凝土的質(zhì)量，國家規(guī)定不合格的水泥直接定為廢品。但是由于我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，很多大規(guī)模的建筑拔地而起，對水泥的需求量非常大，導(dǎo)致在水泥的制作過程中，尋求快速制作忽略了水泥的質(zhì)量，導(dǎo)致水泥的合格率較低，給工程留下隱患。加上施工企業(yè)的管理水平和追求節(jié)省經(jīng)費(fèi)等原因，一些工程都使用了一些安定性不合格的水泥，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫，有些雖然問題可能不明顯，卻又被施工人員忽視，為日后的災(zāi)難留下隱患。

1.3 混凝土收縮造成的裂縫

大體積的混凝土收縮也會(huì)使混凝土產(chǎn)生裂縫，產(chǎn)生混凝土裂縫的原因與混凝土中的水泥種類以及水泥用量和水量有關(guān)，用量大混凝土發(fā)生收縮也越大，所以在水泥使用過程中，要非常好的把握水泥和水的用量［1］。在澆筑混凝土的過程中由于水泥之間互相粘合，會(huì)產(chǎn)生收縮力，當(dāng)混凝土中水泥分布不均勻，就會(huì)使混凝土受力不均勻，使收縮力局限在某一個(gè)地方，就會(huì)使混凝土產(chǎn)生裂縫，還有一種情況就是水泥用量過大，在水泥散熱過程中收縮力相應(yīng)的增大，當(dāng)收縮力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，之后就會(huì)使混凝土發(fā)生龜裂現(xiàn)象。

2 預(yù)防大體積混凝土裂縫的措施

2.1 科學(xué)設(shè)計(jì)

2.1.1 調(diào)整鋼筋分布

在混凝土中除了水泥相當(dāng)重要之外，鋼筋也是很重要的一個(gè)部分。為了避免混凝土產(chǎn)生裂縫，可在混凝土中假設(shè)構(gòu)造鋼筋，在構(gòu)造鋼筋的時(shí)候要進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān)，確定每一個(gè)鋼筋節(jié)點(diǎn)是否穩(wěn)定，在施工過程中確保不能讓鋼筋凸出在混凝土外面。在選用鋼筋的時(shí)候?qū)︿摻畹闹睆揭约颁摻钪g的間距也是很重要的，選用直徑和間距都較小的方式來布局鋼筋，可以使提高混凝土的穩(wěn)定性。

2.1.2 混凝土配合比

在進(jìn)行混凝土制作時(shí)，要確?；炷恋膶?shí)用性以及滿足施工企業(yè)的要求的基礎(chǔ)上，要對混凝土的制作方式進(jìn)行非常嚴(yán)格的控制。水量和水泥用量會(huì)嚴(yán)重影響混凝土的質(zhì)量，那么在施工的時(shí)候就要對水量和水泥量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，使水、水泥、砂石等物質(zhì)均勻分布在混凝土中，使其產(chǎn)生的收縮力在混凝土的抗拉強(qiáng)度之內(nèi)，產(chǎn)出的混凝土具有“高強(qiáng)度”“高韌性”，避免在日后發(fā)生裂縫可能性［2］。

2.1.3 加強(qiáng)薄弱環(huán)節(jié)處理

在大體積混凝土進(jìn)行施工的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)一些由于具體的施工情況出現(xiàn)的薄弱環(huán)節(jié)，如邊緣地帶，在結(jié)構(gòu)的邊緣地帶很容易出現(xiàn)裂縫，所以面對這樣的情況就采取加設(shè)暗梁等加強(qiáng)措施，增加鋼筋的分布率用來提高大體積混凝土的抗拉強(qiáng)度以及穩(wěn)定性，降低在薄弱環(huán)節(jié)出現(xiàn)裂縫的可能性。

2.2 合理選擇材料

2.2.1 水泥的選擇

在選擇水泥的時(shí)候要注意水泥的品種，由于水泥的外形基本一致，所以在選擇水泥之前先讓專業(yè)的工程師對水泥進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以挑選出最佳的水泥。好的水泥由于其膨脹性和收縮性較小，施工之后產(chǎn)生的混凝土應(yīng)力也相對較小，從而提高大體積混凝土的抗拉強(qiáng)度，有效的控制大體積混凝土裂縫發(fā)生。

2.2.2 骨料的選擇

骨料，在混凝土中起骨架填充作用的粒狀松散材料，骨料作為混凝土中的主要材料在大體積混凝土中占有80%—85%的比例，在建筑物中起骨架和支撐的作用，其主要成分是碎石和卵石。骨料的性能對大體積混凝土的影響是非常大的，所以在進(jìn)行骨料選擇的時(shí)候，要優(yōu)先考慮膨脹系數(shù)小，彈性較低的骨料。

2.3 嚴(yán)格控制施工質(zhì)量

2.3.1 內(nèi)部降溫

在大體積混凝土中為了降低混凝土構(gòu)件的內(nèi)外溫度差，可采取分層澆筑的辦法，在第一層澆筑完畢，混凝土還未初凝的時(shí)候進(jìn)行第二層澆筑，如此層層遞進(jìn)，最大限度的降低水泥水化熱現(xiàn)象。在大體積混凝土內(nèi)部增設(shè)水管，在進(jìn)行降溫處理的時(shí)候采用冷水循環(huán)的方式進(jìn)行混凝土內(nèi)部冷卻。在澆筑混凝土的時(shí)候進(jìn)行嚴(yán)密的振搗，確保材料分布均勻，提高混凝土的抗拉強(qiáng)度。

2.3.2 完工養(yǎng)護(hù)

在大體積混凝土完工之后，由于其性能不夠穩(wěn)定，還應(yīng)該對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐獠筐B(yǎng)護(hù)，混凝土完工之后，大體積混凝土內(nèi)部的溫度也降了下來。這個(gè)時(shí)候就要防止混凝土表面溫度過高，因此有效的減少混凝土表面熱擴(kuò)散是非常重要的。在進(jìn)行完工養(yǎng)護(hù)的時(shí)候可采取澆水的方法，能有效的降低混凝土表面溫度和因?yàn)槭畬?dǎo)致的裂縫。

3 結(jié)語

終上所述，清晰明了的反映出大體積混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫是現(xiàn)代社會(huì)不可避免的事情，目前的科技還無法彌補(bǔ)這一個(gè)問題。不過竟然這個(gè)問題無法解決，那么現(xiàn)在能做的就是盡可能的減少大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的頻率，降低出現(xiàn)裂縫帶來的影響，提高大體積混凝土的質(zhì)量。

［1］王鐵夢.工程結(jié)構(gòu)裂縫控制［M］.中國建筑工業(yè)出版社，2013.

［2］季日臣，夏修身，陳堯隆.承臺(tái)大體積混凝土溫度場計(jì)算與溫控防裂措施［J］.混凝土，2013，28(9):92 －93.