大體積混凝土裂縫控制技術(shù)研究

段秀娟

山西寶聯(lián)建筑有限公司 山西 太原 030002

目前，隨著城市地下空間的擴(kuò)大和摩天大樓數(shù)量的增加，大部分混凝土已經(jīng)引起了員工的關(guān)注。大多數(shù)堆垛混凝土的排放規(guī)模較大，結(jié)構(gòu)中溫度應(yīng)力分布復(fù)雜，容易產(chǎn)生分布不均的問(wèn)題[1]。一般來(lái)說(shuō)，混凝土累積裂縫控制技術(shù)的應(yīng)用必須注意自重應(yīng)力和顯示比例等因素。否則，如果結(jié)構(gòu)中的溫差應(yīng)力過(guò)大，就會(huì)出現(xiàn)裂縫等病害，直接影響整個(gè)建設(shè)工程的質(zhì)量和工期。此外，大體積混凝土的裂縫控制技術(shù)也是控制混凝土強(qiáng)度和粘結(jié)力的必要手段。

1 大體積混凝土常見(jiàn)裂縫

1.1 溫度裂縫

溫度裂縫通常發(fā)生在混凝土表面或溫度較高的地區(qū)?；炷翉U水在硬化時(shí)產(chǎn)生水熱，體積大的混凝土。因此，可使不能較好分散的加氫熱堆積，使混凝土內(nèi)部溫度明顯升高[2]。由于混凝土表面?zhèn)鳠崴俣瓤?，?nèi)外溫差大，外熱膨脹與冷收縮不同，混凝土表面產(chǎn)生顯著的拉伸應(yīng)力。如果拉伸應(yīng)力大于拉伸強(qiáng)度，那么表面就會(huì)被破壞。

1.2 沉陷式裂縫

大體積混凝土沉陷是裂縫也是典型的施工工藝裂縫。這是由建筑物地基下的軟地板造成的。填埋場(chǎng)地面分布不均，質(zhì)量差，模板鋪設(shè)剛度高，支架間距長(zhǎng)，可能導(dǎo)致混凝土崩塌和裂縫。這在北方的冬季地區(qū)最為普遍。如果模板位于錯(cuò)誤的位置，支撐點(diǎn)安裝在凍結(jié)的地板上，地板凍結(jié)后融化，混凝土可能會(huì)造成不均勻的沉降和裂縫。坍縮問(wèn)題通常與地板位移密切相關(guān)，裂縫通常與地板成30～45°角或垂直連接[3]。裂縫寬度直接取決于土壤沉降深度，盡管如此，如果基礎(chǔ)裝置達(dá)到一定數(shù)量，裂紋斷裂條件保持穩(wěn)定。

1.3 收縮裂縫

混凝土材料容易產(chǎn)生收縮裂縫。同時(shí)，混凝土中的水分也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的影響，水分蒸發(fā)會(huì)產(chǎn)生一些差異變形問(wèn)題。如果混凝土表面的水分受到其他因素的影響，水分會(huì)很快消失。事實(shí)上，也會(huì)產(chǎn)生拉伸應(yīng)力和斷裂問(wèn)題。收縮裂縫具有一定的特征，既有不均勻分布，也有網(wǎng)絡(luò)分布。這種類(lèi)型的裂縫相對(duì)較小，但會(huì)影響整個(gè)項(xiàng)目?；炷潦湛s過(guò)程中的熱損失會(huì)導(dǎo)致收縮和變形應(yīng)力?；炷脸尚图s3天后，表面通常會(huì)出現(xiàn)裂縫，主要受抗拉強(qiáng)度的影響。

1.4 干縮式裂縫

一般來(lái)說(shuō)，在高溫混凝土施工中，很容易在混凝土中積聚大量水分。水的不規(guī)則蒸發(fā)會(huì)導(dǎo)致混凝土變形和裂縫。因此，在完成大體積混凝土的鋪設(shè)過(guò)程后，混凝土的維護(hù)是非常重要的?；炷帘仨毝ㄆ谔幚砗途S護(hù)，愈合時(shí)間應(yīng)至少為14天。除非混凝土在維修過(guò)程中收縮干燥，否則在下一階段不會(huì)造成任何重大損壞。

2 大體積混凝土裂縫的成因

2.1 溫度應(yīng)力

基本上，實(shí)心混凝土采用了大量的材料凝膠，增加了沉積量，同時(shí)也增加了水泥和中和過(guò)程中的熱量。由于混凝土導(dǎo)熱系數(shù)低，室內(nèi)環(huán)境封閉，熱不能完全分布?；炷帘砻鏈囟群蜐穸仍礁?，混凝土內(nèi)部溫度越高。隨著混凝土年齡、彈性模量和強(qiáng)度的增加，混凝土的變形極限越來(lái)越高。在內(nèi)外溫度差的作用下，混凝土產(chǎn)生溫度應(yīng)力。如果溫度應(yīng)力高于混凝土的抗拉強(qiáng)度，則會(huì)形成裂縫。溫度應(yīng)力是由溫差引起的變形引起的[4]。溫度梯度大，溫度負(fù)荷高.在溫度較高的地區(qū)，混凝土溫度非常高，急劇下降。如果不測(cè)量，混凝土暴露在空氣中，內(nèi)外溫度梯度非常大，導(dǎo)致溫度負(fù)荷和裂縫。

2.2 混凝土收縮變形

混凝土澆筑完成后，混凝土繼續(xù)硬化。大約20%的混凝土水用于滲碳，其余的水蒸發(fā)成混凝土，從而降低混凝土體積。周?chē)摻罨炷恋膲嚎s力低于遠(yuǎn)離鋼筋的混凝土的收縮力，導(dǎo)致應(yīng)力收縮。如果這些壓力足夠大，混凝土可能會(huì)爆裂。收縮裂縫的形成取決于水泥類(lèi)型、混凝土混合物和原材料質(zhì)量。

2.3 內(nèi)外約束條件

一般來(lái)說(shuō)，混凝土結(jié)構(gòu)受到內(nèi)部和外部約束，導(dǎo)致裂縫。在混凝土施工中，水泥在初始階段釋放的水會(huì)增加混凝土的內(nèi)部溫度，并產(chǎn)生熱膨脹效應(yīng)?；炷恋臒崤蛎浐驼辰Y(jié)產(chǎn)生一定的壓應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土重要部位變形。當(dāng)溫度下降時(shí)，混凝土的壓縮將產(chǎn)生拉應(yīng)力。如果混凝土結(jié)構(gòu)變長(zhǎng)，混凝土的抗拉強(qiáng)度就會(huì)變?nèi)酢Ｈ绻估瓘?qiáng)度足夠，就會(huì)出現(xiàn)裂紋。

2.4 施工質(zhì)量

施工質(zhì)量對(duì)復(fù)合混凝土裂縫有顯著影響。原料和攪拌材料的選擇嚴(yán)格要求混凝土的振動(dòng)、修復(fù)和模板時(shí)間。如果骨材料的形狀過(guò)于光滑，雜質(zhì)增加，過(guò)程惡化，直接影響混凝土的強(qiáng)度，因而引起裂縫?；炷恋慕M合比、振動(dòng)與推拉、凝固時(shí)間、混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間、成型時(shí)間以及設(shè)計(jì)人員工作不規(guī)范等因素，混凝土出現(xiàn)裂縫。

3 大體積混凝土裂縫控制技術(shù)的有效應(yīng)用

3.1 做好混凝土施工前的準(zhǔn)備工作

施工質(zhì)量對(duì)復(fù)合混凝土裂縫有顯著影響。在原材料和混合料之間的選擇對(duì)混凝土的振動(dòng)、修復(fù)和模板時(shí)間有嚴(yán)格的要求。骨質(zhì)原材料形狀非常光滑，雜質(zhì)多，工藝差，直接影響混凝土的強(qiáng)度和裂縫的形成。與組合、混凝土夯實(shí)時(shí)間、混凝土硬化時(shí)間、成型時(shí)間等因素以及施工工作相比，設(shè)計(jì)人員工作不規(guī)律，混凝土出現(xiàn)裂縫。

3.2 有效應(yīng)用冷卻水循環(huán)技術(shù)

總的來(lái)說(shuō)，根據(jù)大型混凝土常見(jiàn)的裂縫類(lèi)型，最常見(jiàn)的裂縫類(lèi)型是溫度裂縫以及裂縫類(lèi)型，最容易受到溫度因素的影響。因此，在大型混凝土施工中，為了盡可能避免溫差，必須適當(dāng)注意冷卻，冷卻管可以放置在混凝土內(nèi)部，將混凝土注入管道后注入冷卻水，以加快凝結(jié)速度，降低混凝土內(nèi)部溫度。如果混凝土內(nèi)外溫差過(guò)大，則斷裂概率減小。同時(shí)調(diào)節(jié)混凝土模板外的溫度點(diǎn)和傳感器，使工作人員能夠?qū)崟r(shí)控制混凝土內(nèi)部的溫度波動(dòng)，并正確調(diào)節(jié)管道循環(huán)時(shí)間和混凝土冷卻水循環(huán)，內(nèi)部和外部溫度差可調(diào)節(jié)至25℃。安裝冷卻管時(shí)，以減少管道變形的可能性，必須使用高質(zhì)量、性能穩(wěn)定的板材和支架。然后冷卻流必須被引導(dǎo)到更高溫度序列的邊緣。入口孔在混凝土中心附近，出口孔在混凝土內(nèi)部。為確保進(jìn)出口水的交叉分配，通常需要混凝土，以確保進(jìn)出口水的均勻分配。此外，水管孔必須安裝在調(diào)節(jié)閥和水道控制儀器中。

3.3 采用混凝土澆筑技術(shù)

在應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)時(shí)，由于大體積混凝土的特殊特性，即體積和重量相對(duì)較大，但它在應(yīng)力中起著非常強(qiáng)的作用。技術(shù)人員必須確保相應(yīng)的支撐結(jié)構(gòu)處于堅(jiān)固穩(wěn)定的狀態(tài)。在此基礎(chǔ)上澆筑混凝土?xí)r，不能最大限度地保證驅(qū)動(dòng)方式的均勻性和連續(xù)性，整個(gè)過(guò)程不能過(guò)快或中斷。這主要是因?yàn)?，如果穿透速度過(guò)快，內(nèi)部熱量無(wú)法有效散發(fā)，導(dǎo)致大量熱量留在內(nèi)部，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。此外，施工項(xiàng)目中斷后，混凝土將因不同的連接時(shí)間而失效，這將對(duì)結(jié)構(gòu)的完整性造成重大損害，并對(duì)工程質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響?；旧希c普通混凝土相比，大體積混凝土在水化和敏感性方面更為突出。因此，我們必須充分關(guān)注事實(shí)，首次采取有效的溫度控制措施。例如，在混凝土支架的運(yùn)行過(guò)程中，為了實(shí)現(xiàn)溫度控制，建筑方采用循環(huán)水管的冷卻方式，很好地實(shí)現(xiàn)了混凝土的溫度控制，溫度必須控制在44°C以?xún)?nèi)，內(nèi)外溫差必須控制在25℃以?xún)?nèi)[5]。此外，在保證振搗器均勻性的前提下，操作人員可以防止振搗器或模板底部碰撞，實(shí)現(xiàn)混凝土材料的質(zhì)量保護(hù)，防止材料泄漏。在混凝土中進(jìn)行初始粘結(jié)之前，必須在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間進(jìn)行二次膨脹操作。因此，需要更好地消除氣泡中的裂縫，這大大有利于密度的增加，并可以避免蜂窩的產(chǎn)生。

3.4 科學(xué)實(shí)現(xiàn)混凝土養(yǎng)護(hù)技術(shù)

建設(shè)項(xiàng)目完工后，必須進(jìn)行維護(hù)工作，這項(xiàng)工作在開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要很長(zhǎng)的周期?？茖W(xué)合理的聚合可以保證混凝土成型狀態(tài)合理，不出現(xiàn)沉降和裂縫。在具體的施工和使用過(guò)程中，大多數(shù)混凝土的積累往往受到自然因素的影響，如陽(yáng)光和雨水。大體積混凝土的表面一旦受到自然因素的影響，就會(huì)對(duì)表面產(chǎn)生一定的影響，改變溫差，最終導(dǎo)致裂縫。在此過(guò)程中，施工人員必須進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)工作。在進(jìn)行維護(hù)活動(dòng)之前，應(yīng)根據(jù)混凝土的具體情況采取合理的維護(hù)措施，并注意灌溉的維護(hù)。為了保證保溫、水化的順利開(kāi)展和冷卻水的合理供應(yīng)，施工人員應(yīng)注意這一內(nèi)容，以確?？茖W(xué)合理地控制混凝土的內(nèi)外溫度。測(cè)試混凝土溫度時(shí)，注意混凝土內(nèi)部和表面溫度。為了保證混凝土內(nèi)外溫差的合理控制，必須根據(jù)具體的安裝條件采取有效的管理措施[6]。在建造項(xiàng)目混凝土支架的過(guò)程中，采取了外部?jī)?chǔ)存措施來(lái)進(jìn)行維護(hù)工作。在這個(gè)過(guò)程中使用了塑料薄膜。防護(hù)工作可以進(jìn)行一段時(shí)間?；炷聊毯?，當(dāng)混凝土溫差超過(guò)25度時(shí)，可采取加固和保護(hù)措施。在這個(gè)過(guò)程中，使用毯子，整個(gè)維護(hù)工作可以維持大約一周。拆除側(cè)模板并澆水進(jìn)行維護(hù)。當(dāng)維護(hù)期達(dá)到半個(gè)月時(shí)，工作可以中斷。按照上述方法開(kāi)展健康維護(hù)活動(dòng)，確保接收平臺(tái)的質(zhì)量。

3.5 把控混凝土質(zhì)量科學(xué)拌合

拌和混凝土?xí)r，攪拌原材料并將其送至車(chē)站。然而，在開(kāi)展工作之前，主管人員必須進(jìn)行相應(yīng)的檢查，以驗(yàn)證水泥等原材料具有相應(yīng)的性能和質(zhì)量。檢驗(yàn)時(shí)應(yīng)考慮水泥檢驗(yàn)報(bào)告，沒(méi)有相應(yīng)的報(bào)告就不能編制報(bào)告，沒(méi)有審查報(bào)告的混凝土材料也不能用來(lái)保證項(xiàng)目的順利開(kāi)展。確保原材料符合要求后，進(jìn)行相應(yīng)的攪拌工作。在具體操作過(guò)程中，技術(shù)人員通過(guò)科學(xué)合理的分工，充分了解和理解大體積混凝土，并在此基礎(chǔ)上科學(xué)合理地控制攪拌。在混凝土支架施工過(guò)程中，施工人員可根據(jù)實(shí)際情況控制外加劑的攪拌時(shí)間和用量，確保攪拌作業(yè)的有效性，使接收平臺(tái)的強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。

3.6 做好混凝土施工工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)

為了徹底有效地預(yù)防混凝土裂縫，應(yīng)根據(jù)癥狀配藥，找出預(yù)防裂縫的最根本原因。除了溫差應(yīng)力外，混凝土裂縫的主要原因也是基礎(chǔ)的安裝。因此，在混凝土施工之前，加強(qiáng)設(shè)計(jì)并建立堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)在所有建筑物中起著重要作用。最常用的地基處理方法是混凝土處理?，F(xiàn)在摩天大樓越來(lái)越多，大體積混凝土在各種工程項(xiàng)目中越來(lái)越普遍。建筑工程施工面積過(guò)大，混凝土結(jié)構(gòu)受地基因素影響較大。如果地基地質(zhì)條件不好，大體積混凝土施工后會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)因素和應(yīng)力集中，容易產(chǎn)生裂縫。此外，應(yīng)避免下部板的不規(guī)則沉降，并應(yīng)盡可能增加基礎(chǔ)的不規(guī)則沉降。采取降水和排水措施可以消除地下水和地表水對(duì)地基和基礎(chǔ)的影響。

3.7 外加劑的使用要得當(dāng)

添加劑是氣溶膠，但它們起著重要作用。加入添加劑可充分提高水泥的密度和硬度，降低水泥真空度，減少其干燥，減少裂縫。一般來(lái)說(shuō)，調(diào)節(jié)器、膨脹劑和收縮劑等添加劑可適當(dāng)加入塊狀混凝土中。安裝阻燃劑可以調(diào)節(jié)混凝土的凝固時(shí)間和含量，但缺點(diǎn)是下一步將對(duì)混凝土的物理力學(xué)性能產(chǎn)生不利影響?；炷裂娱L(zhǎng)的作用是補(bǔ)償混凝土和密實(shí)混凝土的干縮，提高混凝土的抗?jié)B性能，在實(shí)際工作中提高路基的平整度和緊迫性，保證后續(xù)道路施工的順利進(jìn)行。地板的底座很輕，先在中間，然后在最后。板材技術(shù)可避免大板材變形，為了保證電弧設(shè)計(jì)的質(zhì)量，可以在室外臺(tái)燈的地板之間留出約3°的角度。

3.8 采用高質(zhì)量的混凝土材料

堆放的混凝土原材料主要包括水泥、粗骨料、粉煤灰、細(xì)骨料等。為了減少大多數(shù)混凝土的累積裂縫，在選擇水泥時(shí)應(yīng)注意氫化熱和凝結(jié)時(shí)間。盡量使用低熱氫化水泥材料，鋪設(shè)時(shí)間長(zhǎng)，可用作礦渣水泥或碳粉水泥。同時(shí)，在選擇水泥類(lèi)型后，應(yīng)選擇比多家制造商的產(chǎn)品更具選擇性的供應(yīng)商。在購(gòu)買(mǎi)和選擇粗骨料時(shí)，礫石連接段應(yīng)在5~30%進(jìn)行檢查，污泥和針片狀顆粒含量應(yīng)分別在1%和10%進(jìn)行檢查。對(duì)于細(xì)骨材料的選擇，最好使用高質(zhì)量的中粗砂。細(xì)模數(shù)宜為2.3~2.7mm，污泥含量不宜超過(guò)2%。在選擇飛灰時(shí)，應(yīng)盡量減少飛灰的著火損失。在選擇外加劑時(shí)，建議使用高效減水劑凝結(jié)水阻燃劑。此外，大體積混凝土的配合比和強(qiáng)度控制必須符合標(biāo)準(zhǔn)。此外，應(yīng)控制水泥用量，以盡可能避免裂縫。一般來(lái)說(shuō)，350g/m3水泥是最合適的。一般來(lái)說(shuō)，向堆積的混凝土中添加碳灰粉作為填料，可以減少水泥用量，這有利于形成氫化熱。總的來(lái)說(shuō)，飛灰含量控制在水泥含量的35%左右。該混合物有助于選擇阻燃超軟劑，延長(zhǎng)混凝土凝固時(shí)間，降低表面溫度梯度，延緩最大濕熱值，降低水灰比，避免形成塑性收縮裂縫。

3.9 注重施工前的防護(hù)工作

基本上，在大體積混凝土項(xiàng)目開(kāi)始之前，必須提前做好項(xiàng)目規(guī)劃和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以確保現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和其他因素完全滿(mǎn)足項(xiàng)目要求。混凝土運(yùn)輸過(guò)程中，必須準(zhǔn)備三種不同材料的木模板、鋼模板和混合木鋼模板。軸模型主要用于隔熱，但其他模型沒(méi)有隔熱功能。我們必須根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境和氣候選擇和調(diào)整合適的模板。施工前，必須做好相關(guān)溫度的拉應(yīng)力計(jì)算，測(cè)量混凝土原材料的收縮性能，進(jìn)一步確定裂縫控制措施，確保正確使用。

4 結(jié)束語(yǔ)

總之，為了防止大體積混凝土結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)裂縫，大大減少了基礎(chǔ)表面的裂縫，通過(guò)減少濕熱，提高了工程質(zhì)量，延遲熱值和加熱速度，選擇水泥和骨材料。優(yōu)化配合比，選擇施工方法，埋設(shè)溫度管。盡量減少裂縫的危害，減少裂縫對(duì)混凝土工程質(zhì)量和使用壽命的影響，做到事前檢查、事后檢查，更好地調(diào)試，帶來(lái)更好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。