關(guān)于機(jī)制砂大體積混凝土裂縫控制的施工技術(shù)應(yīng)用研究

溫宏平

（山西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030600）

大體積混凝土硬化凝結(jié)中產(chǎn)生大量水化熱出現(xiàn)內(nèi)部溫差大使得結(jié)構(gòu)產(chǎn)生強(qiáng)應(yīng)力，當(dāng)溫差超過25℃后，混凝土抗拉強(qiáng)度遭到破會，進(jìn)一步造成結(jié)構(gòu)物的裂縫，因此可以采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)舉措控制大體積混凝土的裂縫。

1 大體積混凝土與裂縫類型

1.1 大體積混凝土的概念

日本規(guī)定大體積混凝土的結(jié)構(gòu)斷面尺寸≥80cm，因水化熱導(dǎo)致溫差≥25℃的混凝土。我國的規(guī)范中提到邊長≥20m，厚度≥1m，體積≥400cm3，最小尺寸≥1m，或水化溫差大導(dǎo)致裂縫的混凝土為大體積混凝土。

1.2 大體積混凝土的裂縫類型

1、溫度裂縫

一般的溫度裂縫出現(xiàn)在表面或溫差波動較大的混凝土結(jié)構(gòu)之中，尤其在混凝土澆筑完成后開始硬化，水泥在水化中釋放出大量的水化熱，這些熱量不能及時釋放出去而聚集在結(jié)構(gòu)物內(nèi)部，熱量連續(xù)釋放逐漸積累，導(dǎo)致局部溫差不均勻，物體熱脹冷縮不同步，大體積混凝土變形不一致，在混凝土結(jié)構(gòu)物之間產(chǎn)生不均衡的拉應(yīng)力以及壓應(yīng)力，一旦應(yīng)力值超過極限應(yīng)力值后，混凝土內(nèi)部以及外表面會出現(xiàn)不規(guī)則的裂紋，尤其在混凝土硬化的中后期，混凝土硬度提高，溫差變大，尤其混凝土表層散熱速度較快，這一溫度裂縫產(chǎn)生更加明顯劇烈，后期養(yǎng)護(hù)如果不到位，熱量不能及時釋放或者均勻變形，問題就非常的嚴(yán)重，因此混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外部熱脹冷縮變化，使表面產(chǎn)生較強(qiáng)的拉應(yīng)力超出混凝土抗拉強(qiáng)度極限值時會出現(xiàn)溫度裂縫。

2、沉陷裂縫

因大體積混凝土結(jié)構(gòu)龐大，自身重量較大，地基松軟或土質(zhì)不均勻等原因，會產(chǎn)生沉降現(xiàn)象，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的沉陷，或者不均勻的變形而產(chǎn)生沉陷裂縫，在工程中沉陷裂縫類型較常見。同時，如果模板的剛度偏低，或者模板支撐間距偏大，致使大體積混凝土產(chǎn)生沉陷裂縫。若模板支撐在凍土之上的結(jié)構(gòu)物在冬季過后，凍土融化地基礎(chǔ)及周圍基礎(chǔ)的不均勻變形，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物混凝土產(chǎn)生不均衡沉降，進(jìn)一步使得大體積混凝土產(chǎn)生裂縫。

3、塑性收縮裂縫

大體積混凝土在風(fēng)力大、溫度高的外界環(huán)境下，在抵抗環(huán)境影響的過程中發(fā)生塑性收縮變形，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物出現(xiàn)裂紋呈現(xiàn)出中間寬兩邊細(xì)的現(xiàn)象，尤其在混凝土面板及大面積的墻面上效果更明顯，這種塑性收縮裂縫一般來說比較大，可以達(dá)到 2～3m的長度，對于結(jié)構(gòu)物整體性能的影響較大，較短的裂縫也在 20～30cm之間，主要是因?yàn)榘l(fā)生塑性收縮的結(jié)構(gòu)物外界風(fēng)力大、溫度高的時候抵抗外力破壞，中間部位產(chǎn)生較大的剪應(yīng)力和拉應(yīng)力，局部地方會差生收縮變形，因此出現(xiàn)板面周邊壓縮效應(yīng)導(dǎo)致中間裂縫大兩邊小的情況，大體積混凝土進(jìn)一步產(chǎn)生了塑性收縮裂縫現(xiàn)象。

4、干縮裂縫

大體積混凝土干縮裂縫的出現(xiàn)往往與外加劑、水泥的用量以及水灰比、水泥成分等有著密切聯(lián)系。首先，外加劑增加導(dǎo)致用水量的改變或者混凝土性能改變；其次，水泥的用量的改變及硬化后結(jié)構(gòu)物表面的水分蒸發(fā)和內(nèi)部水分蒸發(fā)的不一致性導(dǎo)致混凝土在硬化過程中產(chǎn)生不均勻的干縮變形。尤其在拆模以后，混凝土受到外界影響較大，在短時間你表面內(nèi)水分大量損失，內(nèi)部水分損失較慢，濕度較高，外部變形收到內(nèi)部的約束，引發(fā)變形產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力。最后是水泥成分影響，作為凝結(jié)材料中化學(xué)組分的不同導(dǎo)致會使得大體積混凝土的拉應(yīng)力不同，在內(nèi)外不平衡的變形條件下最終產(chǎn)生干縮裂縫。

2 機(jī)制砂大體積混凝土裂縫的原因分析

機(jī)制砂在混凝土應(yīng)用中出現(xiàn)各種各樣的問題，各方面性能波動較大，主要有外因和內(nèi)因兩方面原因。外因主要是溫濕度、原材料、地基沉降、外界風(fēng)力、養(yǎng)護(hù)條件、強(qiáng)度影響等，內(nèi)因主要是機(jī)制砂粒徑、結(jié)構(gòu)、尺寸、形狀、含泥量、化學(xué)成分等因素影響。對于機(jī)制砂大體積混凝土來說，由于其內(nèi)部濕度的波動幅度較小、變化較慢，而外表濕度卻可能在短時間內(nèi)出現(xiàn)大幅波動，在外界環(huán)境作用下，若養(yǎng)護(hù)措施不到位，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物表面時而干燥時而濕潤，機(jī)制砂混凝土內(nèi)部結(jié)的制約著外部變形，最終引發(fā)裂縫問題。

混凝土結(jié)構(gòu)物屬于脆性材料，脆性材料抵抗長久性的極性荷載變形也有時間性，再加上施工過程中經(jīng)常出現(xiàn)澆筑振搗不均勻、水灰比不穩(wěn)定等現(xiàn)象，致使同一構(gòu)件的強(qiáng)度出現(xiàn)嚴(yán)重不均勻的問題，不同部位的抗拉能力也存在一定的差異，此時就會導(dǎo)致構(gòu)件的薄弱部位出現(xiàn)溫度裂縫。

3 機(jī)制砂大體積混凝土裂縫控制施工技術(shù)的應(yīng)用

3.1 原材料質(zhì)量的控制

原材料質(zhì)量的控制能夠進(jìn)一步降低機(jī)制砂大體積混凝體出現(xiàn)裂縫的概率。首先，在進(jìn)行粗骨料和細(xì)骨料選擇的時候，粗骨料最好采用連續(xù)級配，細(xì)骨料則宜采用中砂。其次，在選擇外加劑的時候，應(yīng)盡量采用減水劑、緩凝劑，摻和料則最好選用礦渣粉、粉煤灰等。因此合理選擇外加劑對混凝土裂縫問題得到有效控制，如加入石蠟后的大體積混凝土，可在一定程度上控制其降溫和升溫速度，進(jìn)而避免因溫度波動太快而產(chǎn)生溫度裂縫。再次，水泥在混凝土中作用也很關(guān)鍵，在保證坍落度和強(qiáng)度要求的基礎(chǔ)上，金亮增加骨料與摻和料摻量而降低水泥的用量。最后，因水泥水化產(chǎn)生水化熱大導(dǎo)致大體積混凝土出現(xiàn)溫度裂縫，所以用優(yōu)先選用低水化熱水泥配置。此外，還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對混凝土配合比的優(yōu)化，結(jié)合機(jī)制砂大體積混凝土配比設(shè)計的基本要求，堅(jiān)持低用水量、低水膠比的原則。

3.2 溫度的控制

在保證環(huán)境溫度適宜的條件下，確保機(jī)制砂大體積混凝土入模中溫度控制。春秋季為最佳施工季，遇到夏季施工，避免其太陽暴曬，采取措施降低入模溫度。同時在混凝土施工的后期，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對溫度的控制，可通過在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部埋設(shè)風(fēng)管或冷水管等手段來實(shí)現(xiàn)對溫度的有效控制。

3.3 施工技術(shù)的控制

在施工正式開始之前，應(yīng)進(jìn)行全面的技術(shù)交底，嚴(yán)格檢查現(xiàn)場的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作是否落實(shí)到位，同時還要明確各工作人員的職責(zé)，嚴(yán)格執(zhí)行崗位責(zé)任制。在澆筑混凝土的過程中，應(yīng)避免出現(xiàn)混凝土拌合物堆積過高的情況，對于一些比較特殊的部位，應(yīng)尤其注重控制好澆筑質(zhì)量。

3.4 早期養(yǎng)護(hù)技術(shù)

控制好機(jī)制砂混凝土的早期養(yǎng)護(hù)條件，能夠有效防止表面早期裂縫。縮小施工期的溫差，表面設(shè)置防裂鋼筋網(wǎng)進(jìn)一步控制裂紋的出現(xiàn)。一般來說，混凝土澆筑工作完成之后，應(yīng)當(dāng)在其終凝之后 2小時開始進(jìn)行帶水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期為兩周以上，若是在夏季施工，則可采用積水養(yǎng)護(hù)的手段。若是在冬季施工，則應(yīng)當(dāng)在混凝土表面覆蓋一層保溫材料，從而降低其散熱速度，確?；炷两Y(jié)構(gòu)達(dá)到應(yīng)有的強(qiáng)度。

4 結(jié)語

總之，通過調(diào)整機(jī)制砂大體積混凝的原材料質(zhì)量、施工及養(yǎng)護(hù)溫度、施工技術(shù)等形式來能夠控制混凝土結(jié)構(gòu)物表面裂縫的產(chǎn)生，當(dāng)然我國在機(jī)制砂大體積混凝土裂縫控制技術(shù)上還存在一定的不足，還需在今后的實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、改進(jìn)技術(shù)，從而提升機(jī)制砂大體積混凝土的施工質(zhì)量。