大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及控制措施

李明光

濰坊昌大建設(shè)集團(tuán)有限公司 山東濰坊 261000

濰坊高端質(zhì)子生產(chǎn)廠房項(xiàng)目，總建筑面積20109.27㎡，建筑高度14.4m，其中地上面積19651.92㎡，地下面積457.35㎡，生產(chǎn)區(qū)一層，辦公區(qū)二層。本工程用于質(zhì)子加速器的組裝、調(diào)試，由于對(duì)結(jié)構(gòu)有防輻射要求，本工程采用了超過(guò)3m厚的混凝土外殼，頂板厚度2m，局部剪力墻厚度達(dá)到5m，這對(duì)大體積砼的施工質(zhì)量提出了極高的要求。

1 大體積砼的含義及其特點(diǎn)

首先說(shuō)明什么是大體積砼：大體積砼的最小構(gòu)件尺寸都大于等于1m，并且因多種因素容易產(chǎn)生裂縫。概括而言，大體積砼具有以下特點(diǎn)：①體型大。大體積砼構(gòu)件的尺寸都在1米以上，在本工程中，因?yàn)榉垒椛涞囊螅糠謮w的厚度甚至達(dá)到了5m。②水化熱大?；炷恋哪z凝材料為水泥，水泥在凝結(jié)時(shí)會(huì)釋放出大量的熱量，溫度會(huì)急劇升高。③內(nèi)外溫差大。前面提到，大體積砼自澆筑后，構(gòu)件內(nèi)部溫度會(huì)迅速上升，但混凝土的表面和大氣溫度卻沒(méi)有如此高的溫度，由此造成了構(gòu)件表里、表外溫差這兩個(gè)指標(biāo)都相差懸殊。④混凝土方量大。由于構(gòu)件尺寸大以及澆筑連續(xù)性的要求，一次澆筑的數(shù)量幾百上千方比比皆是，本工程更是達(dá)到了近六千方。⑤施工要求技術(shù)高。大體積砼構(gòu)件因?yàn)槌叽绱?，所以模板多為高大模板，且施工環(huán)境多在深基坑或水中，因此對(duì)施工技術(shù)的要求也高[1]。

2 裂縫產(chǎn)生的原因

2.1 水泥及混凝土的收縮

混凝土在凝結(jié)硬化時(shí)，體積會(huì)產(chǎn)生收縮，而且產(chǎn)生的收縮力會(huì)受到外界的約束，當(dāng)混凝土的極限抗拉強(qiáng)度不足以承受產(chǎn)生的收縮時(shí)，結(jié)構(gòu)內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生細(xì)小的微觀裂縫，隨著長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，反映到表面這時(shí)就會(huì)產(chǎn)生收縮裂縫。

2.2 水泥水化熱造成內(nèi)外溫差的變化

水泥在凝結(jié)硬化時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，當(dāng)澆筑入模后，產(chǎn)生的熱量會(huì)使混凝土內(nèi)部的溫度將不斷升高，隨著后期混凝土的不斷澆筑，不但前期澆筑所產(chǎn)生的熱量被封閉不能及時(shí)的散發(fā)，而且后面也會(huì)有源源不斷的熱量逐漸積累，混凝土內(nèi)部的溫度將變得非常的高。而外界的氣溫并沒(méi)有如此高，由此造成內(nèi)外溫差過(guò)大就會(huì)導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

2.3 安定性裂縫

水泥在凝結(jié)硬化過(guò)程中，如果安定性不合格，其體積就會(huì)產(chǎn)生不均勻的變化，混凝土構(gòu)件的內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生細(xì)微的膨脹性裂紋，外在表現(xiàn)為不規(guī)則龜裂。

3 裂縫控制的具體措施

3.1 設(shè)計(jì)措施

在施工前加強(qiáng)和設(shè)計(jì)單位的溝通，通過(guò)圖紙會(huì)審時(shí)向設(shè)計(jì)單位提出在較厚剪力墻的中間部位增加構(gòu)造鋼筋，以此來(lái)抵抗溫差變化及自身收縮產(chǎn)生的應(yīng)力，提高混凝土的抗裂性能。構(gòu)造筋的配筋率應(yīng)合理，選用的構(gòu)造筋的間距不能過(guò)大，鋼筋直徑不宜超過(guò)14mm。

3.2 原材料控制措施

（1）選用合適的水泥。大體積砼應(yīng)選用低水化熱、低收縮的水泥，這有利于減少混凝土內(nèi)部的水化熱和應(yīng)力收縮，減少裂縫。

（2）選擇級(jí)配良好的骨料。選用的粗骨料應(yīng)保證級(jí)配的連續(xù)性，同時(shí)骨料的含泥量也不應(yīng)過(guò)大；砂應(yīng)選擇優(yōu)質(zhì)的中粗砂，細(xì)度模數(shù)控制在2.6-2.9的范圍內(nèi)。

（3）控制好水灰比。在保證質(zhì)量的前提下，降低水灰比，可以減少水泥用量，達(dá)到降低水化熱和混凝土內(nèi)部溫度的目的[2]。

（4）摻加合適的外加劑。通過(guò)在混凝土中摻緩凝劑，可減緩水泥的凝結(jié)硬化速度，有利于熱量的散發(fā)；也可以摻加適量的減水劑，也有利于降低水化熱。

（5）在混凝土中摻加溫度較低、沖洗干凈的大石塊。由于本工程防輻射要求高，故不能采用預(yù)留冷凝水管降溫的措施。為了降低水化熱，本方案選擇摻入外墻體積15%的毛石，來(lái)降低內(nèi)部溫度達(dá)到預(yù)防裂縫產(chǎn)生的目的。石塊在摻入之前，宜用涼水充分沖洗，盡可能的降低石塊本身的溫度。石塊的摻入可以吸收水化熱產(chǎn)生的熱量，有利于溫度的降低，進(jìn)一步達(dá)到控制裂縫的目的。

3.3 施工過(guò)程中的控制措施

（1）優(yōu)化施工方案，劃分好施工段。在澆筑之前，根據(jù)工程實(shí)際將現(xiàn)場(chǎng)澆筑部位共劃分為南北兩個(gè)區(qū)域，施工時(shí)先施工北側(cè)區(qū)域的混凝土，然后再施工南側(cè)區(qū)域的混凝土。在各個(gè)施工段采用分層澆筑的方法，在每層澆筑時(shí)，盡可能的使下層已澆筑的混凝土產(chǎn)生的熱量能更好地散發(fā)，達(dá)到降溫的目的；同時(shí)采用跳倉(cāng)法的施工順序，避免混凝土的大量堆積，減少水化熱。

（2）設(shè)置合理的后澆帶。由于本工程墻體長(zhǎng)度超過(guò)70m，需要設(shè)置伸縮后澆帶，但因?yàn)閷?duì)防輻射要求高，不能產(chǎn)生與射線平行的貫通直縫，所以后澆帶應(yīng)設(shè)置成階梯狀，防止射線直接穿透。

（4）澆筑時(shí)應(yīng)加強(qiáng)振搗，提高混凝土的密實(shí)性。同時(shí)采取二次振搗法，也可以減少裂縫的產(chǎn)生。

（5）采取二次抹壓。二次抹壓可以將較細(xì)裂縫抹除，應(yīng)在初凝前進(jìn)行。

（6）如有必要，在混凝土泵送時(shí)，可在泵管上覆蓋毛氈并灑冷水降溫。

3.4 澆筑完成后的控制措施

（1）混凝土澆筑后，應(yīng)立即采取覆蓋保溫養(yǎng)護(hù)措施，先覆蓋一層塑料薄膜，然后在薄膜上覆蓋毛氈，最后在毛氈上再覆蓋一層薄膜進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，并安排專人進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，使混凝土表面一直保持濕潤(rùn)，嚴(yán)防脫水；構(gòu)件的側(cè)模在保證棱角不受傷害時(shí)可提前拆除，以利于墻體內(nèi)熱量的散發(fā)和對(duì)側(cè)面混凝土的養(yǎng)護(hù)。

（3）加強(qiáng)對(duì)溫度的測(cè)量和管控，保證各項(xiàng)溫度指標(biāo)在合理范圍內(nèi)，避免出現(xiàn)較大的溫度變化。

4 結(jié)語(yǔ)

如果大體積砼的裂縫控制不當(dāng)，不但會(huì)影響結(jié)構(gòu)的使用功能，而且還會(huì)造成重大的安全隱患，所以這必須要引起我們的重視。只要選用的材料合理、施工及養(yǎng)護(hù)得當(dāng)，就可以盡量避免裂縫的產(chǎn)生，保證工程質(zhì)量。