預(yù)防大體積混凝土裂縫施工方法研究

（陜西交通建設(shè)養(yǎng)護(hù)工程有限公司，陜西西安市，710117） 薛 茹

（楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西楊凌市，712100） 張?chǎng)稳A

隨著經(jīng)濟(jì)全球的深入，新的時(shí)代背景下，我國(guó)城市建設(shè)在穩(wěn)步發(fā)展過(guò)程中的同時(shí)建筑工程規(guī)模也在逐步擴(kuò)張。目前，大量使用大大體積混凝土對(duì)改善建筑工程質(zhì)量起到很好的作用。然而，在使用大體積混凝土過(guò)程中，由于受到各種因素干擾，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生裂縫問(wèn)題，對(duì)建筑的壽命和穩(wěn)定性都有一定影響。因此，必須采取相應(yīng)的對(duì)策保證大體積混凝土施工品質(zhì)得到全面提高。

1 大體積混凝土裂縫出現(xiàn)的原因

1.1 干縮裂縫產(chǎn)生的原因

水泥砂漿中的濕氣會(huì)導(dǎo)致混凝土的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生干縮，進(jìn)而形成干縮裂縫。干縮裂縫是因?yàn)槠湓谑覂?nèi)和室外濕度的變化造成的，其主要原因是：在外界環(huán)境的作用下，混凝土表層的水分迅速流失，發(fā)生很大的變形，而在混凝土內(nèi)部濕度的擴(kuò)散速率很低，其水分變動(dòng)不大，而表面的干縮變形由于受混凝土的限制會(huì)引起很大的拉伸而產(chǎn)生裂縫。在室外濕度相對(duì)較小的情況下，水泥漿的干縮越大，越容易出現(xiàn)干縮裂縫[1]。干縮裂縫多呈平行或網(wǎng)格的淺層裂紋，其寬度一般在0.05-0.2左右，在一般出現(xiàn)在大體積混凝土的平面部位，厚度較小的橫梁主要沿著其短軸線的方向分布。干縮裂縫會(huì)降低混凝土的耐久性能，外部腐蝕材料更容易透過(guò)裂縫滲入到混凝土中，造成鋼筋腐蝕，進(jìn)而對(duì)鋼筋的耐用性造成一定破壞，同時(shí)還會(huì)造成水力開(kāi)裂，進(jìn)而對(duì)混凝土的承載力造成一定破壞?；炷了冶取⑺喑煞?、水泥用量、骨料性質(zhì)和摻入量、外加劑用量等都是影響混凝土干縮出現(xiàn)的重要因素。

1.2 塑性收縮的原因

塑形收縮是在混凝土凝固前，混凝土水分迅速流失而導(dǎo)致的收縮。在干燥、強(qiáng)風(fēng)的氣候條件下，通常發(fā)生塑性收縮的可能性會(huì)更大，裂縫呈中間寬、兩端細(xì)、長(zhǎng)度不等、相互斷開(kāi)的現(xiàn)象。小的裂縫通常為20～30mm，大的可達(dá)到200～300mm，寬度為1～5mm[2]。造成這種現(xiàn)象的主要因素是：混凝土終凝之前，其沒(méi)有強(qiáng)度或強(qiáng)度都很低，而在最終凝固后，由于溫度和大風(fēng)的作用，導(dǎo)致混凝土的表面水分迅速流失，在這種情況下，由于毛細(xì)管壓力過(guò)大，導(dǎo)致混凝土的體積迅速縮小，而混凝土自身的強(qiáng)度也不能承受自身壓縮，從而出現(xiàn)裂縫?；炷恋乃冶?、凝結(jié)時(shí)間、環(huán)境溫度、風(fēng)速、相對(duì)濕度等均是混凝土的塑性收縮裂縫的重要影響因素。

1.3 混凝土質(zhì)量不良導(dǎo)致的裂縫

由于集料的顆粒級(jí)配或使用不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)泌水、離析等現(xiàn)象，而且在硬化后還會(huì)出現(xiàn)收縮變大，從而導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

當(dāng)骨料大粒徑太低時(shí)，需要增加混凝土的含沙量，以確保其粘結(jié)力，但含沙量太高，就會(huì)導(dǎo)致收縮增大。粗骨料中針片狀顆粒的數(shù)量太多，也會(huì)導(dǎo)致漿體在針片狀顆粒富集，造成混凝土的收縮過(guò)度。而在實(shí)際施工中，由于細(xì)集料細(xì)度模數(shù)較低，也會(huì)導(dǎo)致混凝土收縮。

混凝土外加劑、摻合料的選用和摻量使用不當(dāng)，會(huì)使混凝土的收縮程度大大提高。水泥種類的原因。由于水泥種類的差異，其水化率和水化熱各有差異。水泥等級(jí)和強(qiáng)度等級(jí)的原因：隨著水泥等級(jí)的提高，細(xì)度越細(xì)，早強(qiáng)提高對(duì)裂縫的破壞影響越大。隨著混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度的提高，其脆性越大，開(kāi)裂的可能性也越大。

混凝土中水泥的用量。由于混凝土中摻入大量的水泥，會(huì)引起混凝土的收縮，故在施工中，應(yīng)盡可能采用摻入粉煤灰等混合料代替一部分水泥，該方法能有效地減少混凝土的收縮。在大體積混凝土中，因粗骨料粗骨料下沉漿體上浮產(chǎn)生開(kāi)裂現(xiàn)象十分普遍。造成這種問(wèn)題主要是由于混凝土未壓實(shí)、振錘時(shí)間不夠、集料沉降、表面浮漿量過(guò)大等[3]。

1.4 溫度變化導(dǎo)致大體積混凝土裂縫

在建筑施工中，溫度裂紋是最普遍的現(xiàn)象。由于大體積混凝土體積大、厚度大，所以混凝土表面和內(nèi)部熱量分布不均勻，因此其水化熱量會(huì)導(dǎo)致混凝土的內(nèi)壁比表層更高，從而產(chǎn)生內(nèi)外溫差。在升溫與降溫兩個(gè)時(shí)期，混凝土的熱脹率是1.0x10-5/℃。由于內(nèi)內(nèi)外溫差，使得混凝土的內(nèi)部與表面的熱膨脹與收縮不協(xié)調(diào)，從而形成限制應(yīng)力。如果應(yīng)力比混凝土的拉伸能力更高，則會(huì)引起混凝土產(chǎn)生裂紋，從而產(chǎn)生形成溫差裂縫，這會(huì)對(duì)混凝土的安全運(yùn)行產(chǎn)生不利影響[4]。溫度裂縫的產(chǎn)生有兩種原因：其一，內(nèi)約束裂縫。由于混凝土的內(nèi)部和外部溫度相差很大，若不進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂疲瑒?shì)必會(huì)產(chǎn)生一些裂縫問(wèn)題，例如：在大體積的混凝土澆注過(guò)程中，由于其表面積較大，若在同一時(shí)間進(jìn)行澆注，則會(huì)產(chǎn)生厚度非常厚的問(wèn)題，造成整體混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部和外部的熱量分布不均勻，產(chǎn)生很大差別，最后引起了結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題。其二，外約束裂縫。，這種裂縫問(wèn)題的原因是由于在澆注完畢之后，平均降溫太大而造成的。在硬化階段，由于混凝土的水熱化相對(duì)較多，導(dǎo)致內(nèi)部的溫度不斷升高，而且散熱較為緩慢，在這種情況下，內(nèi)外溫度變化就會(huì)產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力。另外，在后期的冷卻和降溫期間，由于其他力的制約，導(dǎo)致大體積混凝土拉伸性能性能較差，從而產(chǎn)生裂縫。

2 大體積混凝土裂縫控制措施

2.1 避免干縮裂縫主要措施

避免干縮裂縫主要措施主要有：①選擇收縮強(qiáng)度低的水泥，常用的是低熱量的中低溫水泥和粉煤灰，以減少混凝土中水泥的摻入量。②混凝土的干縮率對(duì)水灰有很大的影響作用，隨著水灰用量的增加，干縮率也會(huì)增大，所以在混凝土的配比中應(yīng)考慮到水灰比的數(shù)值，在滿足施工要求的條件下，合理地調(diào)整水泥用量，適當(dāng)加入適當(dāng)?shù)臏p水劑，提高其使用效果。③在實(shí)驗(yàn)室配比設(shè)計(jì)后，混凝土攪拌和施工中要嚴(yán)格按照現(xiàn)場(chǎng)的原料狀況進(jìn)行調(diào)整，特別要注意砂、石粗細(xì)集料的水分，并注意其他原料的某些變化，同時(shí)對(duì)混凝土用水量進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以保證不超過(guò)配比的要求。

2.2 避免塑性收縮裂縫主要措施

避免塑性收縮裂縫主要措施有：①選用干縮值較小早期強(qiáng)度較高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥。②通過(guò)對(duì)混凝土水灰比例進(jìn)行嚴(yán)格的調(diào)控，并在混凝土中加入高效減水劑，以提高其工作性質(zhì)，并在施工中對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)密的控制，嚴(yán)禁隨意往水泥中添加水分，降低水泥和水的摻入量。③在澆筑混凝土前，應(yīng)充分濕潤(rùn)基礎(chǔ)和模板，以避免因澆筑后基層或模板比較干燥而造成的通過(guò)吸收混凝土中的濕氣，引起混凝土的塑性收縮[6]。④在混凝土澆筑完畢后，必須在混凝土結(jié)構(gòu)的表層涂上塑料布、草墊、麻片等，在終凝之前保持混凝土表層濕潤(rùn)，并在混凝土表層噴上養(yǎng)護(hù)液等，具體的保養(yǎng)方法要視具體情況、施工條件和周邊的情況而定。在炎熱、強(qiáng)風(fēng)的季節(jié)，應(yīng)安裝遮陽(yáng)和防風(fēng)設(shè)備，并適時(shí)地進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

2.3 避免混凝土質(zhì)量不良導(dǎo)致裂縫的措施

選擇優(yōu)化配合比選用良好級(jí)配的骨料，嚴(yán)格控制砂石質(zhì)量，降低水灰比，并在混凝土中摻加粉煤灰和外加劑等，以降低水泥用量，減少水化熱，以降低混凝土溫升，從而可以降低混凝土所受的拉應(yīng)力。

針對(duì)大體積混凝土的特性，采取切實(shí)可行的施工技術(shù)，采取“分段定點(diǎn)，一個(gè)坡度，薄層澆筑，循序推進(jìn)，一次到頂”的施工技術(shù)。用自然流動(dòng)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)斜面混凝土施工，既能滿足泵送工藝，又能防止經(jīng)常拆除、沖洗、接長(zhǎng)輸送管道，有效改善抽運(yùn)效果，并可混凝土泌水處理施工簡(jiǎn)單化，使上下兩次澆筑之間的空隙不大于初凝時(shí)間。針對(duì)泵送過(guò)程中出現(xiàn)一個(gè)天然坡度的情況，在各澆筑區(qū)的前、后各設(shè)置兩臺(tái)振動(dòng)裝置，一臺(tái)設(shè)于混凝土出口，以處理上部混凝土的振動(dòng)問(wèn)題，由于底部鋼筋間隔比較緊密，為了保證底部的混凝土密度，需在混凝土的坡腳處設(shè)置第二道布置[7]。當(dāng)澆筑繼續(xù)進(jìn)行時(shí)，振動(dòng)裝置也隨之跟進(jìn)，保證混凝土的質(zhì)量。因?yàn)榇蟠篌w積泵送混凝土表層的膠漿層比較厚，所以在澆筑完畢后必須在初凝前用鐵滾筒進(jìn)行多次的碾軋，再進(jìn)行拋光和壓實(shí)，以便封閉混凝土蓄水裂縫。

2.4 避免溫度變化導(dǎo)致大體積混凝土裂縫

減少混凝土內(nèi)部和外部溫度差異和混凝土表面與外部環(huán)境的溫差，從而避免混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。在已固化的原混凝土上進(jìn)行施工時(shí)，必須注意避免已固化的混凝土過(guò)于冷卻，從而造成新舊混凝土的粘接強(qiáng)度較差，從而減少新舊混凝土間的約束?；炷恋某跗诰S護(hù)，其首要目標(biāo)是維持適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸龋瑥亩鴮?shí)現(xiàn)兩個(gè)目標(biāo)：一是避免不利溫度和濕度的影響，防止有害的冷縮和干縮。二是能夠保證水泥水化作用正常進(jìn)行，并期望能滿足設(shè)計(jì)的強(qiáng)度和抗裂性能。合適的溫度和濕度條件是互相關(guān)聯(lián)的[8]?；炷氐姆椒ㄍ财鹉艿奖褡饔谩睦碚撋蟻?lái)看，在新澆筑的混凝土中，其含水量足以達(dá)到水泥水化的需要。但是，因蒸發(fā)等因素往往會(huì)造成水分流失，進(jìn)而延緩或阻礙水化，表層混凝土最易且直接遭受此不利沖擊。所以在澆筑后的初幾日是養(yǎng)護(hù)的重點(diǎn)時(shí)期，在施工中要加強(qiáng)注意。所有的緊急情況都要做好，特別是在北方施工中，在接近冬天時(shí)，要將所有保溫工作做好，以降低因溫度急劇下降造成裂縫。通過(guò)對(duì)混凝土表層溫度的調(diào)控，在澆筑完成后受冷空氣影響其表層的溫度明顯低于混凝土內(nèi)部溫度。因此，有必要通過(guò)降低混凝土的內(nèi)部和外部的溫差，延緩混凝土水化熱的降溫速率，來(lái)避免出現(xiàn)過(guò)大的溫度應(yīng)力，降低混凝土的結(jié)構(gòu)計(jì)算溫差。

3 結(jié)語(yǔ)

在實(shí)際工程施工過(guò)程中，由于受到各種因素的干擾使得大體積混凝土經(jīng)常出現(xiàn)裂縫問(wèn)題，嚴(yán)重影響整體工程質(zhì)量。因此，在日后的施工過(guò)程中，還需進(jìn)一步重視混凝土出現(xiàn)裂縫的問(wèn)題，通過(guò)避免出現(xiàn)干縮裂縫、塑性收縮裂縫、加強(qiáng)混凝土質(zhì)量以及控制好大體積混凝內(nèi)部和表層溫差的方式在最大程度上減少裂縫問(wèn)題，提升工程質(zhì)量。