大體積混凝土的廣泛應(yīng)用及裂縫產(chǎn)生原因、控制措施

楊佩東

摘要：隨著國內(nèi)建筑市場(chǎng)日趨成熟，大體積混凝土目前正在建筑施工中廣泛的應(yīng)用，不過大體積混凝土裂縫問題，一直出現(xiàn)在每一個(gè)施工項(xiàng)目上，嚴(yán)重影響大體積混凝土質(zhì)量和壽命，本文對(duì)裂縫產(chǎn)生的原因和控制裂縫的方法進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土裂縫、產(chǎn)生原因、控制措施

大體積混凝土結(jié)構(gòu)定義：指混凝土結(jié)構(gòu)物的實(shí)體最小幾何尺寸不小于1m 的大體量混凝土，或者說雖實(shí)體最小尺寸不足 1m，但是預(yù)計(jì)混凝土中的膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土。

目前大體積混凝土廣泛應(yīng)用于施工領(lǐng)域，包含高層樓房基礎(chǔ)、大型設(shè)備基礎(chǔ)、水利大壩、隧道基礎(chǔ)、高架橋基礎(chǔ)等等，關(guān)于混凝土裂縫問題一直是困擾施工技術(shù)人員的問題，只有通過施工方案、原材料方面控制、混凝土攪拌站實(shí)驗(yàn)室控制等多方面進(jìn)行把控，裂縫只能有效控制，但無法避免?；炷亮芽p主要影響的是結(jié)構(gòu)安全性和耐久性。

一、大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

經(jīng)過建筑前輩們堅(jiān)持不懈的研究和實(shí)驗(yàn)，對(duì)混凝土裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行了總結(jié)，可以匯總以下幾項(xiàng)：

1、水泥水化熱影響，是混凝土產(chǎn)生裂縫最主要因素?；炷劣不^程中會(huì)釋放大量熱量，而大體積混凝土體積較大，內(nèi)部溫度較高，溫度無法及時(shí)排除，積累在基礎(chǔ)內(nèi)部，造成混凝土內(nèi)部與混凝土表面溫差較大，產(chǎn)生溫度應(yīng)力和溫度變形，當(dāng)該應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，導(dǎo)致混凝土開裂，就會(huì)產(chǎn)生表面裂縫。

2、約束條件的影響。澆筑大體積混凝土?xí)r，其內(nèi)部產(chǎn)生的水化熱會(huì)使混凝土的溫度升高，由此產(chǎn)生的變形可能會(huì)受到已有結(jié)構(gòu)或模板的約束，從而產(chǎn)生約束應(yīng)力。在混凝土澆筑完成后，溫度的上升會(huì)使混凝土產(chǎn)生的膨脹變形，周邊的約束會(huì)使其內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力。而當(dāng)混凝土水化反應(yīng)減慢，溫度下降時(shí)，又會(huì)在其內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)其超過混凝土的當(dāng)時(shí)的抗拉強(qiáng)度時(shí)，其內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)垂直裂縫。

3、混凝土收縮裂縫?；炷了苄允湛s裂縫發(fā)生在降溫階段，硬化之前， 混凝土的體積隨溫度不斷減小而產(chǎn)生收縮，同時(shí)混凝土的硬化過程也是混凝土內(nèi)部膠質(zhì)體的膠凝過程，這樣使大體積混凝土產(chǎn)生硬化收縮。當(dāng)收縮應(yīng)力大于當(dāng)時(shí)的混凝土極限抗拉強(qiáng)度，就會(huì)在混凝土中產(chǎn)生收縮裂縫，這種裂縫有時(shí)會(huì)成為貫穿全斷面的結(jié)構(gòu)性裂縫，給結(jié)構(gòu)帶來質(zhì)量隱患，因大體積混凝土體積特大，使整體的收縮量變得尤為可觀，會(huì)在邊界約束處或其他對(duì)混凝土的變形起限制作用的區(qū)域，產(chǎn)生附加應(yīng)力，引起開裂。

4、混凝土原材料不合格或者未按照設(shè)計(jì)要求使用。其中包括水泥的選擇安定性不合格，水泥未采用低水化熱水泥，砂子含泥量高，采用級(jí)配良好的骨料，級(jí)配越好，孔隙率越低，需要的水泥用量就會(huì)減少，產(chǎn)生的水化熱也會(huì)降低。

5、人的因素引起的裂縫。施工人員未按照施工方案澆筑混凝土，其中主要包括澆筑順序，每層的澆筑厚度，推移方式等。還與施工人員的振搗棒振搗和混凝土澆筑完成后的養(yǎng)護(hù)有關(guān)系，因?yàn)槭┕と藛T操作不當(dāng)，大體積混凝土也會(huì)產(chǎn)生裂縫。

6、地基的不均勻沉降引起的裂縫。由于大體積混凝土跨越的地表面積很大，地基的不均勻性也會(huì)隨之增大，又加上大體積混凝土在基底產(chǎn)生的附加應(yīng)力非常大，所以極易引起地表的不均勻沉降，從而在混凝土中產(chǎn)生沉降裂縫。

二、預(yù)防大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的各項(xiàng)措施。

1、混凝土原材料的選擇有著關(guān)鍵性因素。

（1）優(yōu)先選用低水化熱的礦渣硅酸鹽水泥，大體積混凝土因體積過大散熱性不好，采用低水化熱水泥，在混凝土硬化過程中，產(chǎn)生的熱量減少，可有效控制裂縫的產(chǎn)生。在保證混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的前提下，向混凝土中添加適量粉煤灰，用來代替水泥，降低水灰比，減少水泥用量，水泥細(xì)度會(huì)顯著影響水化反應(yīng)的速率，即影響水化反應(yīng)中的放熱速率，所以應(yīng)選擇細(xì)度相對(duì)適中的水泥。

（2）選擇級(jí)配良好的骨料，在選擇骨料時(shí)候，選擇膨脹系數(shù)小、表面清潔、級(jí)配良好的骨料，控制砂子含泥量，不合格的砂子嚴(yán)禁使用，一般采用中砂。

（3）適當(dāng)選用高效減水劑和引氣劑，減少大體積混凝土單位用水量和膠凝材料用量，提高混凝土各項(xiàng)性能，有效控制裂縫的產(chǎn)生。

2、施工工藝有效控制裂縫。

（1）按照施工方案執(zhí)行，嚴(yán)格控制混凝土澆筑順序、控制每層澆筑厚度、澆筑推移方式等，體積過大時(shí)宜采用跳倉法施工，減小外應(yīng)力和溫度應(yīng)力，同時(shí)也有利于散熱，降低混凝土內(nèi)部溫度。

（2）控制混凝土入模溫度，降低拌合水溫度，骨料用水沖洗，覆蓋降溫，入模溫度不宜大于30°C，最大溫升值不宜大于30°C，混凝土內(nèi)部與混凝土表面溫差值不宜大于25°C，混凝土表面溫度與大氣溫度不宜大于25°C，相鄰兩點(diǎn)溫差值不宜大于25°C，降溫速率不宜大于2°C/d。

（3）在基礎(chǔ)內(nèi)埋置冷卻水管，通過冷水循環(huán)，將混凝土內(nèi)部的熱量帶走，強(qiáng)制降低混凝土水化熱產(chǎn)生的溫度。

（4）大體積混凝土在初凝之前宜采用二次振搗工藝，使混凝土更加密實(shí)，同時(shí)增加混凝土與鋼筋的握裹力，澆筑面應(yīng)及時(shí)進(jìn)行二次抹面處理，有效控制表面裂縫。

（5）及時(shí)對(duì)混凝土覆蓋保溫、保濕材料，根據(jù)施工季節(jié)和大體積混凝土測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)隨時(shí)調(diào)整養(yǎng)護(hù)方式。

3、設(shè)計(jì)措施控制裂縫。

（1）精心設(shè)計(jì)混凝土配合比，在保證混凝土具有良好工作性的前提下，生產(chǎn)出高強(qiáng)、高韌性、中彈、低熱和高抗拉值的抗裂混凝土。

（2）增配構(gòu)造鋼筋，提高結(jié)構(gòu)整體的抗裂性能。宜采用小直徑、小間距的配筋方式。

（3）避免結(jié)構(gòu)突變產(chǎn)生集中應(yīng)力。在易產(chǎn)生集中應(yīng)力的薄弱環(huán)節(jié)采取加強(qiáng)措施。

（4）在易裂部分設(shè)置暗梁，提高該部位配筋率，提高混凝土抗拉極限強(qiáng)度。

（5）在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮施工時(shí)候的氣候條件和基礎(chǔ)沉降，合理設(shè)計(jì)后澆帶、變形縫等措施。

結(jié)束語：

雖然大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因非常多，同時(shí)針對(duì)裂縫產(chǎn)生的原因都有相應(yīng)應(yīng)對(duì)措施，我相信隨著科學(xué)的進(jìn)步，建筑科研的一線人員，一定會(huì)攻破難關(guān)，研究出更多的新型材料來控制裂縫，同時(shí)施工過程中做好施工過程管理工作，一定能有效控制混凝土裂縫問題。在未來的建筑市場(chǎng)，大體積混凝土是不可替代的，我們只能選擇創(chuàng)新，利用科學(xué)，加強(qiáng)管理，多個(gè)環(huán)節(jié)共同來控制，希望有一天混凝土永不出現(xiàn)裂縫。

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