對大體積混凝土裂縫控制的研究

王興

摘 要：現(xiàn)代建筑中時常涉及到大體積混凝土施工，如高層樓房基礎(chǔ)、大型設(shè)備基礎(chǔ)、水利大壩等。這些部位整體性質(zhì)量要求高，質(zhì)量的好壞直接影響到結(jié)構(gòu)的安全使用，因此全面的質(zhì)量控制就顯得至關(guān)重要。工程實踐證明，大體積混凝土施工難度比較大， 混凝土產(chǎn)生裂縫及質(zhì)量通病的機率較多，為了降低經(jīng)濟損失，我們要減少和控制裂縫及質(zhì)量通病的出現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土;質(zhì)量控制;裂縫

大體積混凝土按其深度不同可以分為：貫穿性裂縫、深層裂縫、表面裂縫。按照裂縫的成因又分為兩種：一種是由于荷載直接作用，混凝土超過極限拉應(yīng)力而引起的裂縫，也稱作荷載裂縫或結(jié)構(gòu)性裂縫，另一種是由于變形變化引起的裂縫，如結(jié)構(gòu)由于溫度、收縮和膨脹、不均勻沉降等因素而引起的裂縫，也稱做變形裂縫。

大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因很多，包括混凝土自身的因素、環(huán)境的因素、人為的因素等?；炷磷陨淼囊蛩匕ㄋ嗨艧岷蠡炷两禍剡^程中產(chǎn)生的溫度裂縫、水泥漿硬化時體積收縮所產(chǎn)生的硬化收縮、混凝土干燥時產(chǎn)生的干縮等;環(huán)境的因素包括外界的約束、外界溫度升降使混凝土膨脹或收縮;人為的因素包括設(shè)計的不合理、混凝土配合比不當(dāng)、材料質(zhì)量不合格、施工質(zhì)量差等。在這些因素中，比較普遍且影響較大的有：混凝土因水泥水化放熱而升溫降溫、混凝土收縮、外界約束的存在、混凝土配合比的選擇等。

通過對大體積混凝土的深入研究和工程實踐經(jīng)驗的反饋，控制大體積混凝土開裂應(yīng)從兩方面入手。一方面，提高混凝土的抗拉強度，使其足夠大，大到各種因素引起的開裂應(yīng)力小于它。另一方面，控制各種溫度應(yīng)力，使其盡可能小，使之小于混凝土的抗拉強度。而混凝土溫度應(yīng)力取決于其澆筑溫度、水泥水化熱和混凝土表面溫度。即通過優(yōu)化配合比、選擇水泥品種、改善混凝土養(yǎng)護條件等亦可達到控制大體積混凝土裂縫的目的。因此，防止大體積混凝土出現(xiàn)裂縫應(yīng)從以下幾個方面加以有效控制。

一、減小混凝土內(nèi)外溫差

1.降低水化熱溫升

（1）選用低標號低水化熱水泥

（2）適當(dāng)降低水泥用量。經(jīng)驗認為，每1M3混凝土水泥用量減少10KG，混凝土溫升值就會降低10℃。降低水泥用量可以作為控制溫度應(yīng)力的另一主要手段，且越是厚大體積混凝土其效果越明顯。

2.降低混凝土入模溫度。研究表明，混凝土的澆筑溫度越高，水泥的水化反應(yīng)速度越快。一般認為，混凝土澆筑溫度每升高10℃則混凝土內(nèi)部溫度的峰值將提高3～5℃，大體積混凝土的澆筑溫度最好控制在25℃以下。攪拌后混凝土熱量與攪拌前原材料所含熱量是相等的，要想控制混凝土的出機溫度就要從控制原材料的溫度入手。因為砂石料降溫較困難，因此主要是采取措施降低水溫和水泥溫度。在夏季施工時，加強組織協(xié)調(diào)，縮短混凝土從出機到入模的時間。將泵送管路用濕麻袋覆蓋，防止日曬升溫。還可在混凝土罐車的轉(zhuǎn)筒上澆水降溫。

3.加強保溫，控制混凝土內(nèi)外溫差。根據(jù)以往施工經(jīng)驗，混凝土中心溫度和表面溫度之差控制在20～30℃以內(nèi)，一般可以防止有害裂縫的產(chǎn)生。為了防止大體積混凝土表面溫度下降速率太快，條件允許時應(yīng)該盡量延長拆模時間。拆模以后也要盡快覆蓋保溫層，防止風(fēng)吹。正常施工時的保溫，混凝土表面鋪設(shè)一層塑料薄膜，然后是兩層麻袋，為了防止雨冷擊，麻袋外再設(shè)一層薄膜。冬季施工時采用蓄熱法保溫養(yǎng)護，混凝土頂面鋪雙層塑料薄膜，內(nèi)夾三層草簾;側(cè)模采用保溫模板，即模板外側(cè)掛三層草簾，外罩篷布或加塑編織布。模板拆除以后，混凝土側(cè)表面圍保溫被。

二、減小約束應(yīng)力的措施

1.結(jié)構(gòu)段，減小結(jié)構(gòu)長度對約束應(yīng)力的影響。為了減少出現(xiàn)有害裂縫的機會，施工中建議設(shè)計結(jié)構(gòu)段長為15M以內(nèi)，規(guī)范要求為5～15M。經(jīng)驗得出結(jié)論，結(jié)構(gòu)段長在15M以內(nèi)時出現(xiàn)裂縫的可能性大大減少。

2.設(shè)置施工縫

（1）水平施工縫的設(shè)置。在底板上連續(xù)澆筑墻體時，其上水平縫嚴格按規(guī)范設(shè)置。該措施可以避免大斷面約束小斷面情況的出現(xiàn)。

（2）豎向施工縫的設(shè)置。施工中采用設(shè)置閉合塊的方法，進行分塊澆筑，共設(shè)置4個閉合塊，減小了一次澆筑的長度，一方面降低了約束應(yīng)力，另一方面將水化熱從時間和空間上均分散開來，增加了散熱面積，降低了溫升。

3.凝土澆筑間歇期。混凝土的彈性約束應(yīng)力是在降溫過程中由其自身收縮產(chǎn)生的。降溫速度越快，約束應(yīng)力越大，施工中通過測溫和采取保溫措施調(diào)整降溫速率，注意防止寒潮侵襲，充分利用混凝土徐變特性產(chǎn)生的松弛效應(yīng)，避免裂縫的產(chǎn)生。

三、合理選擇施工方案、提高施工質(zhì)量

1.編制詳細的施工組織設(shè)計。在大體積混凝土工程施工之前，應(yīng)編制詳細的施工組織設(shè)計，通過對施工階段大體積混凝土澆筑塊體的溫度估算，對是否可能出現(xiàn)溫度裂縫進行驗算，確定施工階段大體積混凝土澆筑塊體的升溫降值、內(nèi)外溫差及降溫速度的控制指標，并制定出相應(yīng)的措施辦法。

2.要重視施工前的準備工作。在施工以前，首先要對工人進行必要的技術(shù)交底，使之掌握大體積混凝土的施工工藝及技術(shù)要點;其次，確保各種設(shè)備、工具能立即投入使用，使混凝土溫度控制能夠滿足設(shè)計要求。

3.振搗工藝。澆筑后的混凝土，在振動界限以前，給予二次振搗，能排除混凝土因泌水在粗骨料、水平鋼筋下部生成的水分和孔隙，提高混凝土與鋼筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出現(xiàn)的裂縫，以減小內(nèi)部微裂，增加混凝土密實度，從而可使餛凝土強度提高10～20%左右。根據(jù)結(jié)構(gòu)物的大小、鋼筋的疏密程度、混凝土供應(yīng)條件等具體情況，混凝土澆筑可采用全面分層澆筑和分段分層澆筑及斜面分層澆筑三種。

四、加強對大體積混凝土的保溫和養(yǎng)護

混凝土在澆筑的初期，強度低、抵抗變形能力小，如果遇到不利的外界條件，其表面容易發(fā)生有害的冷縮和干縮裂縫。保溫的目的是減小混凝土表面與內(nèi)部溫差及表面混凝土溫度梯度，防止表面裂縫的發(fā)生。無論在常溫還是在負溫下施工，混凝土表面都需覆蓋保溫層。常溫保溫層，可以對混凝土表面因受大氣溫度化或雨水襲擊的溫度影響起到緩沖作用;負溫保溫層則根據(jù)工程項目地點、氣溫以及控制混凝土內(nèi)外溫差等條件進行設(shè)計。擔(dān)負溫保溫層必須設(shè)置不透風(fēng)材料覆蓋層，否則效果不夠理想。保溫層兼有保濕的作用，如果用濕砂層，濕鋸末層或積水保濕效果尤為突出，保濕可以提高混凝土的表面抗裂能力。

參考文獻：

[1] 朱伯芳.《大體積混凝土溫度應(yīng)力及溫度控制》.北京電力出版社，1999.

[2] 陳輝.《大體積混凝土溫度裂縫的成因分析及控制措施》.混凝土，2006.

[3] 東南大學(xué) 同濟大學(xué)合編.《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》.中國建筑工業(yè)出版社，2006.

[4] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.《大體積混凝土施工規(guī)范GB50496-2009》.中國計劃出版社，2009.