土木施工中大體積混凝土裂縫成因及其防治措施分析

劉 建

（山西西山金城建筑有限公司，山西 太原 030053）

1 大體積混凝土施工產(chǎn)生裂縫的主要原因

1.1 溫度原因

溫度應(yīng)力是導(dǎo)致大體積混凝土產(chǎn)生開(kāi)裂的最主要原因。溫度的突然變化會(huì)使混凝土的自身結(jié)構(gòu)發(fā)生膨脹或者收縮，就使混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了一定強(qiáng)度的溫度應(yīng)力，當(dāng)溫度應(yīng)力隨著溫差的增加而不斷增強(qiáng)時(shí)，就可能使混凝土產(chǎn)生一定程度的裂縫。在大體積的混凝土完成澆筑工作之后，混凝土的內(nèi)部水泥會(huì)發(fā)生一定的水化反應(yīng)，這種反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生出大量不容易揮發(fā)和散出的熱能，這就使混凝土內(nèi)部的溫度迅速升高。當(dāng)混凝土的內(nèi)外部溫差超過(guò)25℃時(shí)，混凝土就會(huì)受到外界各種混凝土的約束，一旦超過(guò)了其所能承受的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致混凝土的外部產(chǎn)生明顯的裂縫。

1.2 銹蝕原因

混凝土的保護(hù)層厚度不符合相關(guān)質(zhì)量要求，就可能會(huì)因?yàn)槎趸嫉奶蓟c侵蝕，從而使鋼筋受到一定程度的銹蝕，導(dǎo)致鋼筋的表面氧化膜遭到破壞。此時(shí)，混凝土中的氧氣、水分就會(huì)和鋼筋里的鐵離子發(fā)生作用，并產(chǎn)生出氫氧化鐵，進(jìn)而引起銹蝕現(xiàn)象。隨著銹蝕物體積的不斷擴(kuò)大，混凝土周?chē)呐蛎洃?yīng)力也會(huì)迅速增加，這就導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)不同程度的剝離和開(kāi)裂問(wèn)題。此外，混凝土在受到銹蝕以后會(huì)大大減弱鋼筋的有效橫斷面面積，從而使整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)的承載力降低。

1.3 收縮原因

大體積混凝土?xí)谀Y(jié)和硬化過(guò)程中不斷蒸發(fā)水分，其表面的水分揮發(fā)速度比較快，因此，體積收縮就會(huì)比較大，但其內(nèi)部的水分揮發(fā)緩慢，就使得體積收縮較小。當(dāng)混凝土的內(nèi)部和外部的變形收縮程度不一致時(shí)，其表面的變形就會(huì)受到內(nèi)部的約束和限制，這就使混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)拉應(yīng)力，這種應(yīng)力就可能導(dǎo)致混凝土裂縫的產(chǎn)生。此外，如果沒(méi)有做好混凝土的養(yǎng)護(hù)工作，使水泥的水分大量流失，或是養(yǎng)護(hù)不到位引起結(jié)構(gòu)細(xì)孔的內(nèi)部出現(xiàn)負(fù)壓，從而出現(xiàn)一定的收縮裂縫。

2 大體積混凝土裂縫控制要點(diǎn)

2.1 確保施工技術(shù)準(zhǔn)備工作的有效性

想要使得土木工程大體積混凝土施工質(zhì)量得到提升，就要確保其施工技術(shù)工作準(zhǔn)備的有效性。不僅要保證其施工組織的嚴(yán)密性與高效性，還要合理分配施工人員的職責(zé)，加強(qiáng)對(duì)于施工設(shè)備及材料的有效性保養(yǎng)，并對(duì)安全保障及應(yīng)急措施進(jìn)行制定。在施工之前，要加強(qiáng)圖紙的審查工作，保證設(shè)計(jì)交底工作的有效性，通過(guò)對(duì)于科學(xué)的施工方案的制定，對(duì)指導(dǎo)作業(yè)書(shū)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.2 原材料質(zhì)量控制

第一，水泥。作為混凝土主要原材料，施工用水泥性能和質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)，在根本上決定了混凝土施工質(zhì)量。如果所選水泥不合適，在施工后會(huì)產(chǎn)生大量的水化放熱,使裂縫產(chǎn)生的可能性提高。因此在需要選擇應(yīng)用水化熱偏低的水泥，并科學(xué)設(shè)計(jì)水泥用量，適當(dāng)?shù)膽?yīng)用粉煤灰來(lái)代替水泥，減少整體施工中水泥用量，避免水泥水化放熱過(guò)于集中難以控制而形成裂縫。

第二，外摻料。粉煤灰為最常見(jiàn)的外摻料，主要目的是降低大體積混凝土的水化熱。同時(shí)適量的摻加粉煤灰，還可以在一定程度上來(lái)提高大體積混凝土的抗?jié)B性能，對(duì)改善施工質(zhì)量具有良好的輔助功能。并且，粉煤灰還可以改變混凝土和易性，促使混凝土質(zhì)量能夠更長(zhǎng)時(shí)間的維持均衡狀態(tài)。第三，外加劑。常見(jiàn)的高效緩凝減水劑，不僅可以通過(guò)降低水泥用量來(lái)控制水化放熱總量，同時(shí)還能夠延長(zhǎng)混凝土凝固時(shí)間，減少大體積混凝土結(jié)構(gòu)體積的變化，避免裂縫的產(chǎn)生。

2.3 施工溫度監(jiān)測(cè)

在進(jìn)入到施工后，需對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)，做好詳細(xì)記錄，以免內(nèi)外溫度差過(guò)大而形成裂縫。整個(gè)監(jiān)測(cè)流程為安排技術(shù)人員、設(shè)置測(cè)溫孔、安裝溫度監(jiān)測(cè)定時(shí)器、記錄監(jiān)測(cè)結(jié)果，并繪制溫度變化曲線圖，隨時(shí)掌握混凝土施工溫度變化狀態(tài)。目前,對(duì)于溫度測(cè)試的方法有直接溫度計(jì)法、熱電偶法及光柵法等。在大體積混凝土中測(cè)溫使用直接法,測(cè)量的數(shù)據(jù)精確度低,數(shù)據(jù)記錄繁瑣,測(cè)試頻率低,現(xiàn)在一般已不再采用。采用光柵法測(cè)試,傳感器易損壞且終端處理設(shè)備昂貴,一般也較少采用。根據(jù)以往的施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),本方案擬采用熱電偶法進(jìn)行測(cè)試。其二次儀表測(cè)量出的溫度數(shù)據(jù)誤差不應(yīng)超過(guò)±1℃,溫度測(cè)量元件測(cè)得的溫度數(shù)據(jù)誤差不應(yīng)超過(guò)±0.3℃,以確保符合大體積混凝土溫控施工的溫度監(jiān)測(cè)要求。

2.4 加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)施工

大體積混凝土養(yǎng)護(hù)工作期間，可擇選草袋、塑料薄膜等材料覆蓋于大體積混凝土表面，以起到保溫養(yǎng)護(hù)作用，以防止內(nèi)外部溫差過(guò)大誘發(fā)裂縫問(wèn)題。同時(shí)，可在混凝土內(nèi)部預(yù)埋水管，通入冷卻水，降低混凝土內(nèi)部最高溫度，冷卻水與混凝土溫度的差值不宜大于20攝氏度，防止冷卻過(guò)程中，冷卻水與周?chē)炷翜夭钸^(guò)大產(chǎn)生拉應(yīng)力。條件允許可以將溫度傳感器嵌入混凝土的不同部位，對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行跟蹤和監(jiān)控，了解大體積混凝土水化熱引起的不同深度溫度場(chǎng)的變化規(guī)律，如當(dāng)發(fā)現(xiàn)溫差超過(guò)25℃或降溫速率超過(guò)2℃/d時(shí)，立即增加麻袋覆蓋層數(shù)，以使降低溫差和降溫速率符合要求，減少水化熱過(guò)高導(dǎo)致的危害。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著大體積混凝土的應(yīng)用頻繁。出現(xiàn)了嚴(yán)重的施工裂縫問(wèn)題，嚴(yán)重影響了土木工程的整體質(zhì)量。因此，對(duì)土木工程施工企業(yè)來(lái)說(shuō)，需要對(duì)導(dǎo)致大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的根本原因進(jìn)行分析，進(jìn)行預(yù)防控制措施。