城建工程大體積混凝土裂縫控制及應(yīng)用

秦鳴 李書(shū)星

摘 要： 大體積混凝土開(kāi)裂后，其性能與原狀混凝土性能差異很大，尤其是對(duì)耐久性（滲透性）的影響更大；混凝土滲透反過(guò)來(lái)又會(huì)加速和促使混凝土的進(jìn)一步惡化，嚴(yán)重影響其結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期安全和耐久運(yùn)行。裂縫的產(chǎn)生大多在早期，因此，探討裂縫產(chǎn)生的原因以防止裂縫的出現(xiàn)就顯得格外重要。

關(guān)鍵詞： 城建工程；大體積混凝土；裂縫控制

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，工程建設(shè)規(guī)模也隨之迅速擴(kuò)大，工程結(jié)構(gòu)的形式也日趨大型化、復(fù)雜化，這使得大體積混凝土裂縫問(wèn)題日益突出，已成為一個(gè)普遍性的問(wèn)題。大體積混凝土的裂縫多產(chǎn)生于混凝土的表面或者形成貫穿裂縫，當(dāng)裂縫產(chǎn)生后，容易使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生滲漏，使侵蝕性介質(zhì)容易進(jìn)入混凝土內(nèi)部，造成鋼筋銹蝕，混凝土腐蝕、碳化，損壞混凝土的表面，使混凝土的強(qiáng)度降低，進(jìn)而影響混凝土的耐久性。為此，大體積混凝土在施工中必須考慮裂縫控制。

一、大體積混凝土裂縫形成原因

在大體積混凝施工或使用期間，大小不一的裂縫會(huì)出現(xiàn)在城建工程中，這些裂縫屬于通病。承載能力并沒(méi)有因局部裂縫的出現(xiàn)而喪失，但對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的破壞。

1、脆性材料是混凝土自身性能特點(diǎn)，混凝土雖然具有較強(qiáng)的抗壓性，但抗拉力不足，相比于抗壓強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度只有1/10左右?；炷辆哂泻苄〉目估冃文芰Γ嗷炷梁苌賹?duì)鋼筋進(jìn)行使用，或者只將少量鋼筋配置在混凝土表面。相比于巨大斷面結(jié)構(gòu)，水泥混凝土具有極低的含鋼率，一旦有拉應(yīng)力出現(xiàn)，混凝土只能依靠自身性能進(jìn)行承擔(dān)，在許多水工結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，拉應(yīng)力很少出現(xiàn)，或者基本上不出現(xiàn)。不過(guò)水泥混凝土的結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)決定了其存在的拉應(yīng)力不可避免，甚至?xí)霈F(xiàn)較大的拉應(yīng)力，使混凝土出現(xiàn)變形情況。

2、大體積混凝土受溫度應(yīng)力的影響，從開(kāi)始澆筑時(shí)，因?yàn)樗嗨療嶙饔?，混凝土?nèi)部上升到最高溫度只需5—8天。在某些時(shí)候，貫穿性裂縫會(huì)受溫度變化影響而形成，從而使混凝土出現(xiàn)滲漏，不僅會(huì)降低結(jié)構(gòu)的整體性和承載力，而且會(huì)降低混凝土的耐久性。所以，較大的溫度壓力可能會(huì)出現(xiàn)在水泥混凝土中。在水泥混凝土中，溫度應(yīng)力也成為主要應(yīng)力之一，經(jīng)常性引起水泥混凝土裂縫的出現(xiàn)。

二、城建工程大體積混凝土裂縫控制措施

隨著建筑工程建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，我國(guó)建筑建設(shè)質(zhì)量管理也愈加規(guī)范化，這就要求相關(guān)部門必須加強(qiáng)對(duì)工程施工質(zhì)量控制。但現(xiàn)階段我國(guó)建筑工程施工中還存在諸多問(wèn)題，如大體積混凝土裂縫等。為有效處理此類問(wèn)題，必須充分了解、掌握大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，只有這樣才能確保采取的控制技術(shù)科學(xué)有效。

1、合理選擇原材料，優(yōu)化混凝土配合比

為降低混凝土的水化熱，提高混凝土的性能，控制混凝土溫差裂縫以及干縮裂縫，在混凝土原材料的選取工作中一定要嚴(yán)格控制和把關(guān)。

（1）水泥水化熱是產(chǎn)生大體積混凝土裂縫的主要溫度因素，因此在選擇水泥時(shí)，要優(yōu)先考慮水化熱低、、具有微膨脹、凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)、抗凍融性、耐磨性的水泥，這一類的水泥在水化膨脹期，便會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的預(yù)壓應(yīng)力，減少混凝土內(nèi)部的拉應(yīng)力，從而提高混凝土的抗裂能力，減少混凝土裂縫發(fā)生的概率。

（2）摻入混合材料，在混凝土中用一定量的粉煤灰來(lái)代替部分水泥，則可以減少混凝土中的水泥用量，并且能夠改善混凝土的粘塑性，并延遲混凝土水化熱，因此在混凝土中摻入適量的粉煤灰，可以改善混凝土的后期強(qiáng)度，強(qiáng)化混凝土的抗裂能力，在其早期的抗拉輕度以及早期的拉伸值會(huì)有小幅度的降低，對(duì)防止混凝土裂縫起到很好的作用。因此，在工程中，常用粉煤灰做外摻料。

（3）摻加外加劑。在混凝土中摻加的外加劑，要選擇落度損失小、減水率高、坍摻量低、適量引氣、與低堿水泥適應(yīng)性好的外加劑。減水劑是最常見(jiàn)的也是最常用的外加劑，它具有減水的作用。此外，要盡可能地減少用水量，拌合用水也應(yīng)采用干凈的自來(lái)水或符合要求的井水。

2、混凝土配合比設(shè)計(jì)的優(yōu)化

大體積混凝土配合比的設(shè)計(jì)原則是在滿足混凝土強(qiáng)度和密實(shí)性的前提下，盡量減少水泥用量，減少水泥水熱化的釋放和減緩釋放速度。通常情況下，我們長(zhǎng)采用“雙摻”或“三摻”的手段，即采用外粉煤灰或膨脹劑取代部分水泥，這樣可有效地減少水泥用量，達(dá)到降低混凝土的內(nèi)外溫差的目的。我們一般會(huì)選用良好級(jí)配的骨料，要嚴(yán)格控制砂石骨料的含泥量，降低水灰比，并且要在保證混凝土弧度及流動(dòng)的條件下，盡可能地節(jié)省水泥，減少水化熱現(xiàn)象的發(fā)生，以達(dá)到降低混凝土絕熱溫升的目的，進(jìn)而降低大體積混凝土所受的拉應(yīng)力。細(xì)骨料應(yīng)盡可能地潔凈的天然河砂，質(zhì)地堅(jiān)固、級(jí)配合理、吸水率低、孔隙率小的潔凈天然河砂都是首選。線膨脹系數(shù)小、質(zhì)地均勻堅(jiān)固、粒形良好、級(jí)配合理的潔凈碎石是粗骨料的首選，此外，采用碎卵石也是不錯(cuò)的選擇。

3、合理布設(shè)冷卻水管

大體積混凝土結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生裂縫，因此必須在施工過(guò)程中對(duì)混凝土內(nèi)部溫度加以控制。在實(shí)踐中采用埋設(shè)冷卻水管的方式，以防止混凝土產(chǎn)生裂縫，下述四種措施可有效防止大體積混凝土產(chǎn)生溫度裂縫： 第一，合理配置和采用低發(fā)熱量的混凝土配合比；第二，埋設(shè)冷卻水管，采用循環(huán)冷水的方式達(dá)到降溫的目的；第三，混凝土養(yǎng)護(hù)期間的溫度監(jiān)控；第四，重視混凝土外部的保溫養(yǎng)護(hù)。 在混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，埋設(shè)熱交換效率高、連通比表面積大的金屬薄壁管，通過(guò)調(diào)節(jié)水流量及流速的方式來(lái)控制大體積混凝土內(nèi)部的溫升速率，達(dá)到有效地快速解決大體積混凝土溫度裂縫的問(wèn)題。在大體積商品混凝土冷卻管施工過(guò)程中，要綜合考慮混凝土的入模溫度、養(yǎng)護(hù)條件、水化熱的發(fā)展變化規(guī)律以及混凝土通風(fēng)散熱的狀況，將大體積混凝土裂縫的發(fā)生降到最低。

4、加強(qiáng)混凝土溫度監(jiān)測(cè)

溫度控制是大體積混凝土施工過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是防止大體積混凝土產(chǎn)生溫度裂縫的關(guān)鍵因素。混凝土水熱化和氣溫造成的構(gòu)件內(nèi)部應(yīng)力是引起混凝土開(kāi)裂的諸多因素其中的一個(gè)主要因素。為了控制混凝土裂縫的產(chǎn)生，這就要求對(duì)原材料，混凝土的拌合、入模、澆筑溫度進(jìn)行系統(tǒng)的檢測(cè)，并且在混凝土成型之后，對(duì)其內(nèi)部的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過(guò)觀察混凝土內(nèi)部的溫度變化，采取有效措施，將內(nèi)外溫差控制在允許的范圍之內(nèi)，對(duì)大體積混凝土溫差裂縫的控制大致可分為施工前、施工中、施工后的多種措施。

5、混凝土保溫和養(yǎng)護(hù)

剛澆筑的混凝土具有強(qiáng)度低、抗壓能力小、易變形等特點(diǎn)，當(dāng)大體積混凝土遇到溫濕度條件不利的情況，干縮裂縫和冷縮裂縫就比較容易發(fā)生在混凝土表面。大體積混凝土的保溫和養(yǎng)護(hù)工作一定要使混凝土澆筑塊的內(nèi)部和外部溫差以及降溫速度滿足溫控的指標(biāo)要求。

防止混凝土表面裂縫的發(fā)生，以及減小混凝土表面與內(nèi)部溫差是加強(qiáng)混凝土保溫的目的。大體積混凝土在常溫或者負(fù)溫條件下施工，其表面都必須覆蓋保溫層。比如，常溫保溫層可以對(duì)混凝土表面溫度起到緩沖作用，像大氣溫度化或雨水襲擊的溫度都可以發(fā)揮很好的作用。而負(fù)溫保溫層的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)工程項(xiàng)目的地點(diǎn)氣溫和混凝土內(nèi)外溫差等條件，但是負(fù)溫保溫層必須設(shè)置密不透風(fēng)的材料覆蓋層，只有這樣，才能發(fā)揮其本能作用，提高混凝土的表面抗裂能力。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，我國(guó)城建工程行業(yè)得到了極大地發(fā)展。大體積混凝土作為城建施工的重點(diǎn)，如何控制混凝土裂縫對(duì)提升工程質(zhì)量及延長(zhǎng)工程使用年限極為關(guān)鍵。為此，必須在充分掌握裂縫形成原因的前提下，采取切實(shí)可行的措施進(jìn)行裂縫控制，以此提升工程質(zhì)量，推動(dòng)城建工程行業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展。

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