大體積混凝土裂縫控制及處理措施分析

蔡偉紅

摘要：隨著溫度的不斷變化，大體積混凝土結(jié)構(gòu)受拉應(yīng)力的影響，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫的現(xiàn)象，進(jìn)而對大體積混凝土結(jié)構(gòu)的整體性產(chǎn)生一定破壞作用，并大大降低結(jié)構(gòu)的壽命。因此，如何控制和處理大體積混凝土裂縫現(xiàn)象是建筑工程過程中所必須面對和深入研究的重要問題。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土；裂縫；控制；處理；拉伸變形

中圖分類號：TB 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2016.07.095

1 大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的原理

1.1 結(jié)構(gòu)內(nèi)部的約束應(yīng)力

在大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工過程及施工完成之后，由于混凝土溫度的變化，不同的溫度結(jié)構(gòu)內(nèi)外的混凝土產(chǎn)生具有差異的應(yīng)力，即內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，外部產(chǎn)生拉應(yīng)力。在壓應(yīng)力和拉應(yīng)力的共同作用下，大體積混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫的現(xiàn)象。具體來說，大體積混凝土結(jié)構(gòu)中的混凝土需要一個(gè)澆注的過程，在這一過程中必然會(huì)導(dǎo)致混凝土各方面發(fā)生變化，再加上結(jié)構(gòu)中混凝土又要經(jīng)歷由流態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)化的過程，必然會(huì)導(dǎo)致混凝土澆過程中溫度的變化，即在這一過程中混凝土的溫度也是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，不同的溫度，必然會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部不同應(yīng)力的作用，因而使大體積混凝土出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象。

1.2 結(jié)構(gòu)外部的約束力

大體積混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)隨著混凝土溫度及水化的變化而產(chǎn)生形狀的變化。但由于混凝土的澆注需建立在一定的基礎(chǔ)之上，而外界基礎(chǔ)必然會(huì)對混凝土形狀的變化產(chǎn)生一定的約束作用，最終導(dǎo)致對混凝土產(chǎn)生正向或反向的約束力。

總的來說，由于水化熱導(dǎo)致混凝土溫度的變化，再加上混凝土內(nèi)外的溫度差，是致使大體積混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的主要原理。

2 大體積混凝土裂縫的原因分析

2.1 溫度應(yīng)力——大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的原動(dòng)力

通常來講、學(xué)術(shù)界都會(huì)把控制混凝土的溫度作為處理大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫現(xiàn)象的主要措施，然而這一觀點(diǎn)是不全面的。因?yàn)?，溫度?yīng)力才是導(dǎo)致大體積混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的原動(dòng)力。由于受溫度差以及約束條件的影響，當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗壓強(qiáng)度時(shí)，大體積混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫就會(huì)產(chǎn)生。

2.2 材料屬性的影響

一般的大體積混凝土結(jié)構(gòu)中的拉應(yīng)力通常由鋼筋來承擔(dān)，而混凝土只需承擔(dān)壓應(yīng)力，而無需承擔(dān)拉應(yīng)力。然而在大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)的內(nèi)部以及鋼筋邊緣區(qū)域，一旦產(chǎn)生拉應(yīng)力，則需要混凝土靠自身的力量來承受。當(dāng)這些區(qū)域的拉應(yīng)力過大時(shí)，混凝土裂縫就會(huì)產(chǎn)生。

3 控制和處理混凝土裂縫的措施

3.1 優(yōu)化配比混凝土原材料，提高抗裂能力

大體積混凝土結(jié)構(gòu)中的混凝土，一定要做好原材料選擇及配合比的優(yōu)化工作，從而達(dá)到提高混凝土抗裂能力的目的。也就是說為了有效的控制和處理大體積混凝土的裂縫問題，必須要求混凝土具有較強(qiáng)的抗拉能力、極限拉伸能力、絕熱能力，并將其體積變形及線脹系數(shù)降到最低。

對于水泥的選擇，要盡量選擇低熱礦渣硅酸鹽水泥或者是中熱、低熱的硅酸鹽水泥。要特別注意在使用普通硅酸巖水泥時(shí)，要加入一定量的礦物質(zhì)和料，并將3d膠凝材料，控制在240 kj/kg之內(nèi)，7d水化熱控制在270kj/kg之內(nèi)。此外還要嚴(yán)格遵守《水泥水化熱測定方法》GB/T12959來具體實(shí)施水化熱的相關(guān)試驗(yàn)。

對于骨料的選擇，盡量選擇中沙作為細(xì)骨料的主要構(gòu)成材料，并將，泥量控制在3.0%以內(nèi)。此外，采用連續(xù)級配的方式來選擇粗骨料，并盡量選擇最大公稱粒徑大于31.5mm，含泥量小于1.0%的材料。

此外，還要特別注意在選擇和配比混凝土原材料時(shí)應(yīng)該適當(dāng)?shù)募尤刖從蜏p水劑和粉煤灰等礦物摻合料。

3.2 水管冷卻

為了達(dá)到降低混凝土溫體的效果，可以采取在大體積混凝土結(jié)構(gòu)中埋設(shè)水管并注入低溫水里的方法。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，近年來塑料水管逐步取代傳統(tǒng)的鋼冷卻水管，從而達(dá)到降低成本，提高降溫效果的作用。由于塑料水管比較柔軟，因此可在混凝土澆筑過程中同時(shí)鋪設(shè)，并通過有效降低水管鋪設(shè)的鉛直間距和水平間距，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)加密水管、有效降低水化熱升溫的效果。

然而水管冷卻同時(shí)存在水管漏水或堵塞的隱患。由于在水管鋪設(shè)過程中存在水管接頭不良的現(xiàn)象，而導(dǎo)致大量混凝土侵入水管，進(jìn)而產(chǎn)生漏水、堵塞的現(xiàn)象。因此，做好水管的接頭工作以及水管鋪設(shè)后的壓水試驗(yàn)，是有效解決水管冷卻措施中漏水、堵塞現(xiàn)象的有效途徑。

3.3 控制表面溫度

特別是在氣溫比較低的北方，氣溫差異往往是引發(fā)大體積混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的主要原因。因此，在混凝土結(jié)構(gòu)表面覆蓋一定的保溫材料，則可以有效達(dá)到降低混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差的作用。

在澆注混凝土的過程中，也要注意采用薄層、均勻、短間歇的技術(shù)方法，并通過嚴(yán)格的養(yǎng)護(hù)，實(shí)現(xiàn)溫度的有效控制。

總而言之，裂縫是大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工過程中危害最大并最為常見的一個(gè)質(zhì)量問題。本文在深入分析裂縫原理其成因的基礎(chǔ)上，對如何有效控制及處理大體積混凝土結(jié)構(gòu)中的裂縫問題提出了具體策略。然而在真正的施工過程中，要想有效的控制和處理混凝土的裂縫問題，還需要結(jié)合大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工過程中的其他要點(diǎn)，并采取全面、綜合的措施，只有這樣才能夠有效地達(dá)到提高建筑工程的效益、保障工程質(zhì)量的效果。