大體積混凝土裂縫成因及預(yù)防施工技術(shù)

賈偉

摘 要：目前，大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制已經(jīng)成為建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)和使用過程中不可忽視的問題之一，對(duì)此，文章針對(duì)裂縫形成的具體原因，詳細(xì)探討了大體積混凝土在施工抗裂過程中應(yīng)采取的相應(yīng)控制技術(shù)措施，以預(yù)防和減少大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生。

關(guān)鍵詞：混凝土裂縫；環(huán)境溫度；收縮變形；施工養(yǎng)護(hù)

1 大體積混凝土裂縫形成的主要原因

大體積混凝土施工階段所產(chǎn)生的溫度裂縫，是由于混凝土散熱性較差導(dǎo)致的結(jié)果?；炷链嬖趦?nèi)外溫差則導(dǎo)致產(chǎn)生溫度應(yīng)力，一旦溫度應(yīng)力超過混凝土能承受的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)裂縫，下面分析裂縫產(chǎn)生的主要原因。

1.1 水泥水化熱

水泥的水化熱是大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的根本原因。水泥在硬化過程中不可避免的要產(chǎn)生水化熱。水化熱可使大體積混凝土內(nèi)部的溫度達(dá)到 60 ～ 80℃，尤其在夏天，體積特別厚大的混凝土，溫度可能會(huì)更高。大量的熱量聚集在內(nèi)部不易散發(fā)出來，從而導(dǎo)致混凝土內(nèi)部升溫過快，最高溫度出現(xiàn)在混凝土澆筑后的3～5d內(nèi)，而此時(shí)混凝土表面溫度為室外環(huán)境溫度。當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差超過 25℃時(shí)，因溫度應(yīng)力導(dǎo)致混凝土自身膨脹，可能產(chǎn)生裂縫。又由于混凝土的導(dǎo)熱性能較差，澆注初期混凝土的強(qiáng)度和彈性模量都很低，對(duì)水化熱引起的急劇溫升約束不大。

1.2 環(huán)境溫度變化的影響

大體積混凝土在施工階段，環(huán)境溫度的變化是常見的?；炷羶?nèi)部的溫度是由澆筑的溫度、水泥的水化熱、結(jié)構(gòu)散熱溫度等決定的。宿遷地區(qū)氣溫日較差在 10 ～ 20℃之間，年較差可達(dá) 30℃以上，使得混凝土的降溫收縮值比較大。再加上存在外約束使其不能自由變形，因而產(chǎn)生溫度應(yīng)力也愈大。同時(shí)，在高溫條件下，大體積混凝土不易散熱，這對(duì)大體積混凝土極為不利，在這種情況下，應(yīng)采取合理的溫度控制措施，以防止混凝土內(nèi)外溫差引起的過大溫度應(yīng)力造成混凝土因抗拉強(qiáng)度不足而產(chǎn)生的裂縫。

1.3 混凝土收縮變形的影響

混凝土收縮裂縫產(chǎn)生的內(nèi)因，是由混凝土材料的特性所決定的，由于混凝土具有泌水性和骨料沉降性。外因是施工過程中由于施工方法、措施不當(dāng)所造成的。在混凝土硬化之前，處于塑性狀態(tài)，硬化初期主要是由于水泥產(chǎn)生的體積收縮引起的?；炷林写蟛糠值乃忠舭l(fā)，有少部分水分是水泥水化所需要的，多余水分的蒸發(fā)，會(huì)引起混凝土的收縮變形。水泥水化時(shí)產(chǎn)生的體積變形，稱之為 “自身體積變形”。這種收縮變形若受到約束力的影響，即可引起混凝土的開裂，并隨著齡期的增加而發(fā)展。

2 大體積混凝土施工中采取的抗裂措施

大體積混凝土在施工過程中，若不采取必要的措施，更易導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)，將嚴(yán)重破壞混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性。為防止大體積混凝土產(chǎn)生裂縫，可采取以下措施：

2.1 優(yōu)化配合比

2.1.1 選擇適宜的水泥品種

水化熱大的水泥對(duì)大體積混凝土極為不利，因此施工中應(yīng)選擇水化熱較低的水泥品種，這樣則可降低水泥熟料中水化速度快、水化放熱量大的組分 C3S 和 C3A 的含量，降低水泥早期的水化放熱量，從而降低混凝土的溫升。粉煤灰硅酸鹽水泥特別適合大體積混凝土。

2.1.2 摻加摻合料和外加劑

在大體積混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，既要保證混凝土硬化后的強(qiáng)度，又要大幅度降低水化熱，使其具有良好的工作性的同時(shí)，又要考慮降低水泥和水的用量。因此，摻加適量的粉煤灰，即可改善混凝土拌合物的工作性，同時(shí)又可代替部分水泥用量，但需通過試驗(yàn)確定粉煤灰的最佳摻量。

2.2 完善施工措施

2.2.1 控制出模溫度和澆筑溫度

為了降低混凝土的內(nèi)部溫度，減小混凝土的內(nèi)外溫差，必須控制出機(jī)溫度和澆筑溫度。在炎熱季節(jié)或高溫條件下進(jìn)行施工時(shí)，應(yīng)將砂、石骨料等原材料堆放在有遮陽棚的料倉里，以減少陽光的輻射，對(duì)骨料和水泥進(jìn)行拌合時(shí)，應(yīng)適當(dāng)加入冷水；混凝土車出場(chǎng)前，噴淋車滾筒表面，防止太陽直曬造成混凝土溫度上升；為了控制澆筑溫度，應(yīng)盡量避開高溫時(shí)段澆筑，如 11：00 ～ 19：00 時(shí)段，適當(dāng)放慢混凝土的攪拌速度，以避免在氣溫偏高時(shí)段大量澆筑混凝土。用濕麻包包裹泵送管道，以降低泵送過程中的溫度，使混凝土澆筑溫度不超過 28℃。重要部位安排在低溫季節(jié)、低溫時(shí)段澆筑。

2.2.2 預(yù)埋冷水管降低混凝土內(nèi)部溫度

施工時(shí)還可采用埋設(shè)冷卻水管通水的措施控制大體積混凝土內(nèi)部溫度?？蛇x擇結(jié)構(gòu)物周圍的地下水作為冷水源，通過排管內(nèi)的循環(huán)水最大限度帶走混凝土內(nèi)部的部分熱量，降低混凝土的溫升峰值，使混凝土澆筑體的里表溫差不大于 25℃，且降溫速率不宜大于 2.0℃ /d。

2.2.3 采用分層施工

大體積混凝土應(yīng)采用分層澆筑，每一次澆筑的混凝土不可過高、過厚，以利于混凝土散熱，分層厚度控制在 300m m左右，有效控制混凝土溫度均勻上升。即應(yīng)采用“分層澆筑、薄層澆筑、循序漸進(jìn)、一次到位”的方法澆筑，做到第一層全面澆筑完畢后，在第一層混凝土還未初凝時(shí)且中間留一些時(shí)間釋放熱量后，再開始澆筑第二層，如此逐層澆筑，直至澆筑完成。大體積混凝土分段澆筑完畢后，采用二次抹壓工藝，即用木抹子抹面，排除混凝土上表面的泌水和浮漿，在初凝前用鐵滾筒碾壓數(shù)遍，然后用鐵抹子壓實(shí)收光，避免水分過快散失出現(xiàn)干縮裂紋。

2.2.4 混凝土養(yǎng)護(hù)的方法及要點(diǎn)

水是保證水泥充分水化，促進(jìn)混凝土強(qiáng)度正常發(fā)展的必要前提，混凝土澆筑完畢后，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，必須保證適當(dāng)?shù)臏囟群妥銐虻臐穸?。否則，容易引起干縮裂縫等缺陷，嚴(yán)重降低混凝土的強(qiáng)度和耐久性。

大體積混凝土澆筑完畢后，為了防止因混凝土表面水分散失而引起干縮裂縫，在其表面覆蓋一層薄膜、二層草袋，四周鋼模外覆蓋一層薄膜、一層草袋，進(jìn)行保溫保濕，設(shè)專人養(yǎng)護(hù)，每 2h 澆水一次，淋濕草袋即可。

3 結(jié)束語

引起大體積混凝土裂縫的因素很多。為了控制裂縫，應(yīng)嚴(yán)格控制溫升、降溫速率，并結(jié)合實(shí)際情況，采取合理的養(yǎng)護(hù)措施，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，科學(xué)組織施工，就可有效的減少或防止混凝土有害裂縫的產(chǎn)生。工程實(shí)踐表明，在大體積混凝土施工中采取二次抹壓工藝及內(nèi)散外蓄的技術(shù)措施，對(duì)控制大體積混凝土裂縫效果明顯。