大體積混凝土裂縫成因及防治措施

伍健樑

摘要：分析了大體積混凝土施工中產(chǎn)生裂縫的原因，并從混凝土材料組成、環(huán)境條件、施工工藝、外部荷載等方面，提出了針對(duì)性的防治措施，以有效解決混凝土裂縫問(wèn)題，進(jìn)而保證工程的施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：大體積；混凝土；裂縫；措施

當(dāng)前，建筑工程中一個(gè)繞不開(kāi)的重要話題就是大體積混凝土施工，其主要特征就是體積大、水泥釋放大量水化熱，表面系數(shù)不高且內(nèi)部溫度上升快。要是混凝土內(nèi)外溫差變化急劇，混凝土就會(huì)出現(xiàn)裂縫，威脅建筑結(jié)構(gòu)的安全，不利于工程施工的順利開(kāi)展。因此，研究大體積混凝土裂縫問(wèn)題并進(jìn)行有效地質(zhì)量控制十分必要。

1.大體積混凝土施工特點(diǎn)

大體積混凝土體積相對(duì)較大，一次性完成澆筑。在施工過(guò)程中，由于超負(fù)荷的溫度應(yīng)力的存在，常常會(huì)出現(xiàn)裂縫。裂縫根據(jù)大小的不同可以分為宏觀裂縫和微觀裂縫兩種。其中，宏觀裂縫可以用肉眼直接觀察到，對(duì)建筑物的施工質(zhì)量有很大威脅；微觀裂縫一般不會(huì)影響工程的施工質(zhì)量，但是，微觀裂縫可能會(huì)在某些因素的作用下發(fā)展成宏觀裂縫，從而影響施工質(zhì)量。因此，在大體積混凝+32程的施工過(guò)程中，控制裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展就成為質(zhì)量控制的關(guān)鍵所在。想要控制裂縫的產(chǎn)生及發(fā)展就要找出在大體積混凝土施工過(guò)程中裂縫的成因及發(fā)展規(guī)律，從而降低裂縫出現(xiàn)的概率；對(duì)于已經(jīng)出現(xiàn)的裂縫要及時(shí)的進(jìn)行處理，從而保證大體積混凝土的施工質(zhì)量。

2.大體積混凝土施工過(guò)程中裂縫的成因

導(dǎo)致大體積混凝土施工過(guò)程中裂縫產(chǎn)生的主要原因是由于混凝土的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力的存在。而溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力產(chǎn)生的主要原因可以歸納為以下四個(gè)方面。

2.1混凝土的材料組成

大體積混凝土工程在混凝土澆筑初期容易產(chǎn)生較高的水化熱，水化熱在混凝土內(nèi)部積聚使混凝土內(nèi)部溫度遠(yuǎn)大于表面溫度，內(nèi)外溫差的存在會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力，使混凝土內(nèi)部受壓外部受拉，而當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土抗壓強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

水化熱的程度與水泥種類及其用量密切相關(guān)，不同的混合比、骨料級(jí)配等也會(huì)不同程度的影響水化熱程度。

從微觀上分析，可以將大體積混凝土看作由粗骨料和硬化水泥砂漿兩種主要材料構(gòu)成。水泥在水化作用之后逐漸凝結(jié)、硬化，在這個(gè)過(guò)程中，水泥漿失水收縮變形遠(yuǎn)大于粗骨料的收縮變形，收縮變形差的存在會(huì)使粗骨料受壓，砂漿受拉，應(yīng)力分布圖見(jiàn)圖1，以致骨料界面產(chǎn)生微裂縫，繼而在某些因素的作用下發(fā)展成宏觀裂縫?；炷林兴嘤昧吭酱螅湛s變形量越大；骨料粒徑、含量越大，則收縮變形量越小。

配置混凝土?xí)r使用的各種添加劑也會(huì)不同程度的影響收縮量。因此，在大體積混凝土工程中，混凝土材料的選擇會(huì)直接影響到裂縫的產(chǎn)生。另外，不合格的建筑材料在使用過(guò)程中極易發(fā)生性能劣化，從而影響混凝土的施工質(zhì)量。

2.2環(huán)境條件

環(huán)境溫度和濕度的變化會(huì)在混凝土內(nèi)部形成變化不均勻的溫度場(chǎng)和濕度場(chǎng)，促使內(nèi)部微裂縫的發(fā)展，進(jìn)而形成表面的宏觀裂縫。大體積混凝土工程施工時(shí)，如果遇到連續(xù)的低溫天氣，混凝土澆筑后就會(huì)因?yàn)閮?nèi)外溫差過(guò)大而產(chǎn)生混凝土裂縫。連續(xù)陰雨天氣下，過(guò)多的雨水會(huì)滲入混凝土內(nèi)部，影響混凝土的凝固，造成微小裂縫的擴(kuò)展?；炷翝仓蠹皶r(shí)完善的養(yǎng)護(hù)可以減小收縮變形。

2.3施工工藝

在大體積混凝土的施工過(guò)程中，混凝土的澆筑、振搗和后期養(yǎng)護(hù)都與裂縫的產(chǎn)生息息相關(guān)。一般大體積混凝土分層澆筑時(shí)，不同層面的混凝土由于溫度、荷載的不同而容易產(chǎn)生深層裂縫，不正確的振搗方式也會(huì)造成混凝土分層開(kāi)裂。

2.4外部荷載

大體積混凝土需要充分的時(shí)間凝固。在混凝土沒(méi)有完全凝固之前，要避免在混凝土模板上堆放重物，防止混凝土板面局部受力過(guò)大而產(chǎn)生裂縫，如圖2所示。同時(shí)，如果混凝土沒(méi)有完全凝固就過(guò)早拆模，混凝土板面就會(huì)因?yàn)槭艿絻?nèi)部膨脹力的作用而產(chǎn)生裂縫。

3.大體積混凝土施工中的裂縫防治措施

通過(guò)以上分析可知，大體積混凝土的裂縫控制需要從消除溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力方面人手，而溫度應(yīng)力與收縮應(yīng)力和建筑材料的選擇及施工工藝有著直接的聯(lián)系。因此，想要解決大體積混凝土施工中的裂縫問(wèn)題，進(jìn)行良好的質(zhì)量控制，就要從合理選擇建筑材料和堅(jiān)持科學(xué)的施工工藝兩方面做起。

3.1合理選擇建筑材料

混凝土建筑材料的合理選擇主要包括水泥、骨料級(jí)配、外加劑、摻合料等方面：

（1）水泥的水化熱作用是大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因之一。因此，在施工過(guò)程中應(yīng)盡量選用低水化熱的水泥來(lái)進(jìn)行混凝土的配置。其次，在滿足混凝土強(qiáng)度的前提下，盡量降低水泥的用量。（2）選擇合適的骨料級(jí)配以降低水泥用量，提高混凝土和易性，降低水化熱釋放的速度，控制混凝土的升溫。為控制裂縫產(chǎn)生，粗骨料可以采用粒徑范圍5mm-20mm的碎石，含泥量不超過(guò)1%；細(xì)骨料則采用粒徑范圍在0.15mm～Smm級(jí)配良好的中砂，含泥量不超過(guò)2%。（3）隨著科技的發(fā)展，作為混凝土重要組分的外加劑應(yīng)用不斷增加。合理利用外加劑也可以很好地控制裂縫發(fā)展。因此，在滿足強(qiáng)度的要求下，應(yīng)優(yōu)化混凝土配合比，利用外加劑提高混凝土的抗裂性能。例如在大體積混凝土中適當(dāng)添加膨脹劑，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生膨脹應(yīng)力可以抵消部分收縮應(yīng)力，提高混凝土的抗裂強(qiáng)度。（4）混凝土中加入粉煤灰、礦渣粉等摻合料可以減少水泥和水的用量，從而改善混凝土抗裂性能。因而，在大體積混凝土中可以采用粉煤灰代替部分水泥的方式，降低水泥的水化熱，提高抗?jié)B抗裂能力。（5）在混凝土中摻入一定數(shù)量的分散的短纖維所形成的纖維混凝土可以增強(qiáng)混凝土抵抗裂縫開(kāi)展的能力。建筑材料是減少大體積混凝土裂縫問(wèn)題的關(guān)鍵所在，施工企業(yè)要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定選擇建筑材料，做好材料驗(yàn)收工作，堅(jiān)決不能采用劣質(zhì)材料。建筑材料在存儲(chǔ)期間也要重視選擇合適的存儲(chǔ)環(huán)境，防治存儲(chǔ)不當(dāng)而造成的材料質(zhì)量下降問(wèn)題。還要定期檢查材料，一旦發(fā)現(xiàn)材料過(guò)期或性能不達(dá)標(biāo)就要堅(jiān)決棄用。

3.2堅(jiān)持科學(xué)的施工工藝

大體積混凝土中，建筑材料的特性決定了結(jié)構(gòu)是否容易產(chǎn)生裂縫，施工工藝則是裂縫問(wèn)題的主要人為因素：

（1）根據(jù)工程的具體情況，通過(guò)計(jì)算溫度應(yīng)力來(lái)確定混凝土澆筑方式。可以選取夜間進(jìn)行澆筑工作，從而減小溫差應(yīng)力，減少裂縫的產(chǎn)生。澆筑時(shí)據(jù)混凝土泵送產(chǎn)生的坡度，在混凝土卸點(diǎn)和坡角處布置振搗點(diǎn)，確保混凝土振實(shí)。因混凝土的流動(dòng)性很大，泵送混凝土澆筑完畢之后，為消除混凝土表面裂縫，要在混凝土初凝之后、終凝之前進(jìn)行二次振搗，提高混凝土防水性能。充分的振搗可以有效減少結(jié)構(gòu)性裂縫?；炷翝仓?、振搗之后產(chǎn)生的泌水和浮漿要及時(shí)清除。

（2）在整個(gè)施工過(guò)程中要做好對(duì)溫度的測(cè)量、控制工作。采用先進(jìn)的測(cè)溫裝置做好溫度記錄，可以全面、準(zhǔn)確的掌握大體積混凝土內(nèi)部的實(shí)時(shí)溫度變化，技術(shù)人員可以利用測(cè)量結(jié)果制定、實(shí)施相應(yīng)的溫控措施。

（3）重視大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)工作，即混凝土的保溫和保濕工作。技術(shù)人員應(yīng)保證養(yǎng)護(hù)工作的連續(xù)性。

施工環(huán)節(jié)中，施工人員應(yīng)嚴(yán)格按施工要求做好每個(gè)環(huán)節(jié)的工作：均勻攪拌混凝土并控制攪拌時(shí)間，混凝土澆筑工作應(yīng)選擇專業(yè)的施工人員，把握好每道工序之間的間隔時(shí)間，保證澆筑質(zhì)量，按照規(guī)定的時(shí)間進(jìn)行拆模工作。微小裂縫雖然不會(huì)對(duì)建筑的受力造成影響，但是對(duì)建筑的整體性和耐久性會(huì)產(chǎn)生一定的影響，是隱藏的安全隱患。施工人員在施工的各個(gè)環(huán)節(jié)要盡可能的控制裂縫的發(fā)展。

4.結(jié)語(yǔ)

在施工本工程的大體積混凝土?xí)r，要想解決好混凝土裂縫問(wèn)題，就應(yīng)該在設(shè)計(jì)、材料、施工等環(huán)節(jié)把好質(zhì)量關(guān)。不過(guò)，大體積混凝土施工本身就是一個(gè)較為復(fù)雜的過(guò)程，混凝土的應(yīng)用條件也比較復(fù)雜，裂縫問(wèn)題總是在所難免的。不過(guò)，如果施工員在施工時(shí)嚴(yán)格遵守規(guī)范，正確選擇施工工藝，并盡量做好相關(guān)的防范措施，那么就能最大程度的控制好大體積混凝土裂縫問(wèn)題，進(jìn)而確保本工程的施工質(zhì)量。