大體積混凝土裂縫及其防治措施淺析

朱婧 狄欣

摘 要：大體積混凝土在工程領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，但是實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，這種大體積混凝土的澆筑易產(chǎn)生裂縫，會(huì)威脅到工程的整體安全。因此本文主要針對(duì)大體積混凝土的裂縫問(wèn)題進(jìn)行了探討，具體分析了裂縫產(chǎn)生的原因，并針對(duì)性的提出了預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土；裂縫；工程實(shí)例

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.085

1 大體積混凝土及其裂縫概述

所謂大體積混凝土，指的是體積很大且需要現(xiàn)場(chǎng)澆筑的混凝土，由于其外形尺寸非常大，因此在澆筑過(guò)程中必須采取相對(duì)應(yīng)的措施以預(yù)防水泥水化熱以及伴隨發(fā)生的體積變化。大體積混凝土的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)實(shí)體尺寸較厚，實(shí)體混凝土的用量較大，工程條件復(fù)雜（大部分為鋼筋混凝土地下結(jié)構(gòu)），施工技術(shù)要求高，水泥水化熱容易使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度變形。大體積混凝土的裂縫有不同的類(lèi)型，依據(jù)裂縫的深度，可以將大體積混凝土分為表面裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫。所謂表面裂縫，一般在危害混凝土整體結(jié)構(gòu)性能方面很小，裂紋出現(xiàn)在混凝土結(jié)構(gòu)的表面或局部的轉(zhuǎn)角處，深層裂縫部分地切斷了結(jié)構(gòu)的斷面從而給結(jié)構(gòu)造成不同程度的影響；貫穿裂縫由于切斷了結(jié)構(gòu)的斷面，所以對(duì)結(jié)構(gòu)的整體性造成一定危害。

2 大體積混凝土裂縫的原因分析

大體系混凝土裂縫的產(chǎn)生主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）水泥水化熱。所謂水泥水化熱，指的是在混凝土所用水泥水化時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，而對(duì)于大體積混凝土而言，其斷面有一定的厚度阻礙熱量的損失。由于混凝土的初期強(qiáng)度及彈性模量都很低且導(dǎo)熱性能較差，所以，混凝土對(duì)急劇溫升產(chǎn)生變形的約束力并不大，使溫度應(yīng)力也會(huì)相應(yīng)的變小。隨著大體積混凝土使用年限的不斷增加，彈性模量及強(qiáng)度也會(huì)逐漸增高，其內(nèi)部降溫收縮的約束力越來(lái)越大，當(dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度不能抵抗這種拉應(yīng)力時(shí)，混凝土便出現(xiàn)裂縫。

（2）收縮裂縫。收縮裂縫的具體類(lèi)型如下：1）塑性收縮?；炷翝仓蟀l(fā)生泌水沉實(shí)過(guò)程，許多規(guī)范均規(guī)定，在澆筑整體梁板或梁柱時(shí)，需要在柱或梁澆筑完畢后停頓1h～2h，待梁或柱混凝土沉實(shí)穩(wěn)定后，再繼續(xù)澆筑板或梁的混凝土，這種新澆筑混凝土體積減小的現(xiàn)象我們叫做早期收縮或塑性收縮；2）干縮。隨著混凝土慢慢結(jié)硬，其表層的水分也逐漸蒸發(fā)，內(nèi)部的溫度慢慢降低，混凝土的體積也會(huì)減少，由于混凝土表層的水分蒸發(fā)快，而內(nèi)部的蒸發(fā)慢，就均在表層收縮大而內(nèi)部收縮小的情況，即收縮不均勻，由于內(nèi)部的收縮會(huì)阻礙表層的收縮，所以表層的混凝土承受一定的拉力，當(dāng)所承受的拉力超過(guò)抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂縫，這種裂縫即使干縮裂縫；3）自生收縮。在混凝土的逐步硬化中，所使用的水泥與水會(huì)發(fā)生反應(yīng)，及水化反應(yīng)，此時(shí)也會(huì)發(fā)生收縮，即自生收縮，自生收縮和外界的濕度沒(méi)有關(guān)系，它可以是正收貨，也可以是負(fù)收縮，比如硅酸鹽水泥混凝土，發(fā)生的是正收縮，而礦渣水泥混凝土則發(fā)生的是負(fù)收縮；4）炭化收縮。炭化收縮指的是由于水泥的水化物與大氣中的二氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的收縮。一般而又，只有濕度在50%左右時(shí)才有可能發(fā)生炭化收縮，而且會(huì)隨著二氧化碳的濃度變化而成正比變化。

（3）外界氣溫變化引起的裂縫?；炷潦┕み^(guò)程中，外界氣溫越高使混凝土的入模溫度越高，而氣溫的下降又使混凝土增加了降溫幅度，急劇的降溫會(huì)增加混凝土內(nèi)外的溫度梯度，這對(duì)混凝土變形的影響是很大的。具體而言，外界氣溫直接影響著澆筑溫度，外界氣溫如果越高，則大體積混凝土的澆筑溫度也會(huì)越高；但若外界溫度降低則又會(huì)使得大體積混凝土的內(nèi)外溫度梯度過(guò)大。

3 大體積混凝土裂縫的預(yù)防措施

下文將對(duì)大體積混凝土裂縫的預(yù)防措施進(jìn)行分析。

3.1 注意原材料的選擇

（1）水泥及外加劑的選擇。首先應(yīng)采用低水化熱的水泥，采用水化熱低的水泥以降低混凝土的溫度。現(xiàn)有工程中重用的大體積混凝土，一般應(yīng)優(yōu)先選用水化熱比較低的水泥，比如礦渣水泥、火山灰及粉煤灰水泥等，如果能夠采取相應(yīng)的措施使得發(fā)熱不會(huì)增加的情況下，我們也可以選用一般的水泥。

其次在水泥中可加入粉煤灰，通過(guò)加入粉煤灰替代一部分水泥的方式來(lái)降低水化熱產(chǎn)生的高溫，有時(shí)等量取代20%～30%的水泥90天或1年齡期可以得相等的強(qiáng)度。還可以應(yīng)用減水劑或高效減水劑，通過(guò)加入高校減水劑，可以同時(shí)減少用水和水泥用量，減少了水泥的用量也必然會(huì)降低混凝土的溫度。

（2）骨料的選擇。骨料除應(yīng)符合普通混凝土用砂和碎石或卵石的有關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)外，應(yīng)注意以下要求：1）有害雜質(zhì)：在混凝土的骨料中，經(jīng)常混入云母、新土以及淤泥等有害物質(zhì)。2）品種和粒徑：細(xì)骨料宜采用粗砂或中砂。3）含泥量：如果大體積混凝土的含沙量過(guò)大，不僅使得混凝土的收縮增大，也會(huì)使得強(qiáng)度降低，對(duì)混凝土的抗裂性產(chǎn)生很大的危害。

3.2 采用合理的施工方法

在大體積混凝土的施工工藝方面，要采取有效的溫控措施，盡可能降低混凝土的入模溫度，合理安排施工。具體可以采取以下措施：

（1）降低混凝土的澆注溫度。依據(jù)大體積混凝土的結(jié)構(gòu)尺寸以及其外部環(huán)境條件，一般可以采用以下兩種方法來(lái)減小溫差。第一種方法是通過(guò)埋設(shè)冷卻水管，通過(guò)冷卻水管中流動(dòng)的冷卻水帶走熱量來(lái)降低混凝土的溫度；第二種方法是采用保溫隔熱材料將混凝土結(jié)構(gòu)包覆起來(lái)，以減少混凝土結(jié)構(gòu)的溫差，保溫方法已在現(xiàn)今一些大體積混凝土工程中得到廣泛的應(yīng)用。

（2）分塊分層澆筑混凝土。由于大體積混凝土結(jié)構(gòu)的水平尺寸越大則其所受的約束也越大，所以一般會(huì)根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備的攪拌及澆筑能力來(lái)進(jìn)行分塊分層澆筑，在進(jìn)行分塊澆筑是要盡量避免斷面的突變，因此不同的端面其溫度變化和干縮均不相同，在斷面的變化處會(huì)產(chǎn)生約束。同時(shí)采用薄層澆筑，利用層面散熱以降低混凝土溫度，分層厚度一般可以為0.75m～3.0m。分塊分層澆筑有利于削減混凝土最高溫度和內(nèi)外溫差，也可以減少約束。

4 結(jié)論

隨著人們對(duì)大體積混凝土裂縫研究的不斷深入，在裂縫的成因和計(jì)算方法方面有著不同的理論，但是對(duì)裂縫的預(yù)防及處理措施方面較為統(tǒng)一，這些方法也在實(shí)踐中得到了廣泛的應(yīng)用，效果良好，在具體的工程實(shí)踐過(guò)程中，只要我們多觀察，多總結(jié)，時(shí)候多分析，就可以最大程度地防治大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生。

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作者簡(jiǎn)介：朱婧（1986-），本科，助理工程師。