市政工程大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析和預(yù)防措施

唐炳根

【摘要】本文分析了市政工程大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，并對(duì)大體積混凝土裂縫的控制與預(yù)防措施進(jìn)行了重點(diǎn)闡述。

【關(guān)鍵詞】市政工程；大體積；混凝土；原因；措施

進(jìn)入新時(shí)期，我國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)在快速的發(fā)展，大體積混凝土施工在日益增多，在施工過程中不可避免的會(huì)出現(xiàn)混凝土裂縫問題。而導(dǎo)致大體積混凝土裂縫的原因比較多，其中主要的有混凝土體積大、混凝土內(nèi)外散熱不均勻以及內(nèi)外受力不同等原因引起的。大體積混凝土裂縫的出現(xiàn)，將從一定程度上影響市政工程結(jié)構(gòu)的持久性與耐用性，由此可見，采取切實(shí)可行的預(yù)防措施對(duì)維持市政工程建筑的質(zhì)量意義重大。

一、 市政工程大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

1、 混凝土收縮變形的影響

混凝土中有將近80%的水分會(huì)蒸發(fā)，而大約20%的水分是水泥硬化過程中所必備的。需要我們明確意識(shí)到的一點(diǎn)是混凝土中最初蒸發(fā)的30%的水分是不會(huì)導(dǎo)致混凝土收縮的，隨著混凝土水分的不斷干燥會(huì)有20%的水分溢出，而這20%的水分不像最初30%的水分，它是會(huì)引起混凝土干燥收縮的，而混凝土干燥原理表明，表層混凝土干燥的越快、其中心混凝土干燥的會(huì)越慢。而混凝土收縮變形就是因?yàn)楸砻婊炷粮稍锸艿街行幕炷粮稍锏募s束所引起的，其本質(zhì)的原因是由于表面產(chǎn)生拉應(yīng)力而引起裂縫。

2、 外界氣溫濕度變化的影響

外界氣溫的變化對(duì)混凝土裂縫產(chǎn)生有重要的影響，而混凝土施工過程中必然會(huì)受到外界氣溫以及濕度的影響，施工過程中應(yīng)對(duì)氣溫重點(diǎn)關(guān)注。通過對(duì)混凝土內(nèi)部溫度來源進(jìn)行分析，我們能夠發(fā)現(xiàn)澆筑溫度、結(jié)構(gòu)散熱溫度以及水泥水化熱溫升等均為內(nèi)部溫度的重要組成部分。澆筑溫度與外界的氣溫有著必然的聯(lián)系，外界氣溫越高，混凝土內(nèi)部的澆筑溫度也就越高，相反如若外界的氣溫相對(duì)比較低，那么混凝土內(nèi)部的溫度也比較低。需要我們特別關(guān)注的一點(diǎn)是如若溫度下降的過快，那么混凝土內(nèi)部所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力也會(huì)越大，此種情況下極易導(dǎo)致混凝土的開裂。

3、 水泥水化熱的影響

水泥在水化過程中會(huì)釋放出大量熱量，因而會(huì)造成混凝土內(nèi)部氣溫的上升，內(nèi)部氣溫的不斷上升勢必會(huì)與表面氣溫產(chǎn)生溫差，如若溫差過大或者超出一定的界限，就會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土裂縫的產(chǎn)生。在此，需要我們注意的一點(diǎn)是溫度應(yīng)力與溫差是正比例的關(guān)系，也就是溫差越大，相應(yīng)的溫度應(yīng)力也就越大，當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土所能承受的約束力時(shí)，裂縫便隨之產(chǎn)生，從而影響混凝土工程結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和安全。

4、 受內(nèi)外約束條件的影響

混凝土受內(nèi)外約束條件的影響主要是指混凝土受溫度的影響而產(chǎn)生的不同壓力。從具體分析看來，混凝土溫度的上升，混凝土內(nèi)部會(huì)膨脹，而所產(chǎn)生的膨脹在內(nèi)部約束的影響下會(huì)產(chǎn)生壓應(yīng)力。如若溫度不是上升，是下降的話，那么混凝土內(nèi)部將不是膨脹，而是會(huì)產(chǎn)生比較大的拉應(yīng)力。

二、 大體積混凝土裂縫的控制與預(yù)防措施

1、 合理選擇水泥品種與控制水泥用量

長期的工程發(fā)展實(shí)踐表明，水泥水化過程中釋放了大量的熱量，內(nèi)部溫度的不斷上升，致使混凝土內(nèi)部出現(xiàn)了溫差，進(jìn)而產(chǎn)生裂痕，是大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的主要原因之一。市政工程建設(shè)過程中，水泥品種的選擇與用量極為重要，不同品種的水泥所產(chǎn)生的水化熱是不盡相同的，而水化熱的大小、速度是由水泥內(nèi)礦物的成分所決定的。研究調(diào)查顯示，水泥礦物中，發(fā)熱量最大、發(fā)熱速率最快均為鋁酸三鈣，像鐵鋁酸四鈣、硅酸二鈣等也是發(fā)熱量與發(fā)熱速率比較大的物質(zhì)。水泥發(fā)熱速率與發(fā)熱量不僅僅與水泥所含的成分有關(guān)，而且還與水泥顆粒物的大小、粗細(xì)有密切的聯(lián)系。若水泥顆粒物越細(xì)，水泥的發(fā)熱速率會(huì)越快，伴隨著水化熱對(duì)水泥裂縫的影響也會(huì)越大。

2、骨料的選擇與控制

如果施工部位或者構(gòu)件允許，在骨料的選擇上應(yīng)該選取顆粒比較大的碎石，碎石的強(qiáng)度要高，同時(shí)要合理搭配，使碎石骨料有科學(xué)合理的連續(xù)級(jí)配。使大體積混凝土達(dá)到較小的空隙率及表面積，從而減少水泥的用量，降低水化熱，減少大體積混凝土凝結(jié)過程中的干縮變形，達(dá)到預(yù)防混凝土裂縫的目的。

3、添加一定劑量的外加劑

當(dāng)前，市政工程大體積混凝土工程施工過程中往往都會(huì)添加一定劑量的外加劑。長期的建筑實(shí)踐表明，粉煤灰作為外加劑添加到混凝土中，從一定程度上不僅能夠改善混凝土得和易性和密實(shí)度，還能夠提高混凝土的抗?jié)B能力、降低混凝土收縮徐變。除了粉煤灰外，目前建筑工程中較常用的外加劑是UFA膨脹劑，它的使用能使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生一定的膨脹，這種膨脹，一方面能夠保證混凝土的密實(shí)度，另一方面也能夠在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓力，進(jìn)而抵消混凝土內(nèi)部部分的拉應(yīng)力。

4、施工階段裂縫的預(yù)防和控制

夏季施工是在溫度較高的情況下進(jìn)行施工，再加上水泥水化熱對(duì)混凝土的影響，使得溫度變形尤為突出，為了減少溫度對(duì)混凝土的影響，我們要盡量降低混凝土的澆筑溫度。采取的具體措施，在施工現(xiàn)場對(duì)砂、石原材料用篷布覆蓋，避免陽光照射使溫度過高，同時(shí)也可以去除表層材料，用下面的溫度較低的材料。攪拌混凝土?xí)r盡量使用溫度較低的水，以上這些措施都可以有效的降低混凝土的入模溫度，從而減小溫度變形。

混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)，混凝土表面應(yīng)該覆蓋較厚的保溫保水的材料進(jìn)行保溫，根據(jù)天氣情況和覆蓋材料的濕潤程度，及時(shí)灑水進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)，使外界高溫對(duì)混凝土的凝固過程盡量不產(chǎn)生過大的影響，防止表面產(chǎn)生裂縫，還可以防止混凝土驟然降溫產(chǎn)生貫穿裂縫，并且還可以使水泥順利水化，防止產(chǎn)生濕度裂縫。

冬季進(jìn)行施工，因?yàn)橐乐乖缙诨炷脸跄^程中被凍問題，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土質(zhì)量下降，所以要求混凝土澆筑時(shí)應(yīng)該具有一定的澆筑溫度，最好高于外界氣候溫度?；炷翝仓囟仍诙臼┕r(shí)一般以10℃左右為宜，在澆筑混凝土以前還應(yīng)該對(duì)基礎(chǔ)及澆筑混凝土接觸的冷壁用蒸汽預(yù)熱，對(duì)原材料應(yīng)視氣溫高低進(jìn)行加熱。

5、混凝土裂縫檢查與處理

對(duì)于混凝土裂縫，應(yīng)以預(yù)防為主，為此需要科學(xué)合理的進(jìn)行設(shè)計(jì)，精心的組織施工，但是由于目前采用的防止裂縫的安全系數(shù)較小，而實(shí)際情況又復(fù)雜多變，所以實(shí)際工程中還是難免出現(xiàn)一些裂縫。大到三峽工程大壩中，小到一般基礎(chǔ)都出現(xiàn)過裂縫。根據(jù)裂縫的深度和危害性，大體積混凝土的裂縫基本上有以下三種：表面裂縫、深層裂縫、貫穿裂縫。對(duì)于表面裂縫因?yàn)槠鋵?duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力、耐久性和安全基本沒有影響，一般不作處理。對(duì)深層裂縫和貫穿裂縫可以采取鑿除裂縫，可以用風(fēng)鎬、風(fēng)鉆或人工將裂縫部位鑿除，直到看不見裂縫為止，鑿槽斷面為梯形再在上面澆筑混凝土。加設(shè)鋼筋網(wǎng)片，在處理較深的裂縫時(shí)，一般是在混凝土已充分冷卻后，在裂縫上鋪設(shè)1～2層的鋼筋后再繼續(xù)澆筑混凝土。對(duì)比較嚴(yán)重的裂縫可以采取水泥灌漿和化學(xué)灌漿。水泥灌漿適用于裂縫寬度在0.5mm以上時(shí)，對(duì)于裂縫寬度小于0.5mm時(shí)應(yīng)采取化學(xué)灌漿?；瘜W(xué)灌漿材料一般使用環(huán)氧-糠醛丙酮系等漿材。

三、 結(jié)語：

大體積混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制與預(yù)防將會(huì)直接影響工程的穩(wěn)定性和持久性，如何采取有效的措施來降低混凝土內(nèi)部的水化熱以及裂縫現(xiàn)象的產(chǎn)生，已成為當(dāng)前施工管理者面臨的重大課題之一。實(shí)施相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)措施、合理選擇水泥的品種與控制水泥用量、添加一定的外加劑等措施能夠有效的解決混凝土裂縫的產(chǎn)生率，大體積混凝土工程施工中需要我們認(rèn)真貫徹這些措施。

參考文獻(xiàn)：

【1】王明磊.《大體積混凝土施工裂縫的預(yù)防與補(bǔ)救措施研究》.長安大學(xué)，2010-05-04

【2】高向東.《大體積混凝土裂縫預(yù)控系統(tǒng)的研究》.長安大學(xué)，2009-05-20