大體積混凝土溫度裂縫的成因分析與防治措施

封洋洋

江蘇科興項目管理有限公司 江蘇 南京 210029

引言

大體積混凝土溫度裂縫是施工中的質(zhì)量通病，隨著現(xiàn)代化基礎設施建設事業(yè)的快速發(fā)展，對大體積混凝土施工提出了更高要求，使其溫度裂縫控制方式面臨著嚴峻挑戰(zhàn)與考驗。當前形勢下，施工單位有必要立足實際，準確辨識大體積混凝土溫度裂縫成因，并通過具有實效性的措施方法予以防治處理，有效解決大體積混凝土溫度出現(xiàn)的裂縫，提高混凝土性能，有效預防并及時控制混凝土溫度裂縫，避免造成人力和物力的損耗。本文就此展開了探討。

1 研究背景

大體積混凝土施工是當今高層建筑或超高層建筑建設施工的重要內(nèi)容，其施工過程對施工技術、工藝控制等具有較高要求。與普通體量的混凝土相比，大體積混凝土的結構斷面尺寸更大，導熱性能相對較弱，聚集于其內(nèi)部的熱量不易高效散發(fā)，且其表面和外部散熱程度不一致，存在內(nèi)外溫差，誘發(fā)產(chǎn)生相應的溫度變形和溫度應力，進而產(chǎn)生溫度裂縫。溫度裂縫的出現(xiàn)與存在，成為大體積混凝土施工的重點病害問題，嚴重影響大體積混凝土的整體構造性效果，為建筑工程的埋下安全隱患與風險。近年來，施工單位在辨識溫度裂縫成因以及溫度裂縫防治等方面，進行了大量卓有成效的研究與探索，在混凝土施工技術標準規(guī)范約束下，建立完善了大體積混凝土溫度裂縫控制技術體系，成果顯著，突破了傳統(tǒng)混凝土施工技術條件下的諸多難點。盡管如此，受限于工程規(guī)模與類型等方面要素影響，當前，大體積混凝土溫度裂縫的防治成效尚有較大提升空間，溫度裂縫防治措施的針對性和實效性有待于進一步增強[1]。

2 大體積混凝土裂縫的類型分析

2.1 干縮裂縫

干縮裂縫是大體積混凝土裂縫的常見類型與表現(xiàn)之一，主要可分為網(wǎng)狀裂縫和平行線狀裂縫等。在部分工程項目建設中，由于對水泥用量和水灰比等控制不當，其比例搭配與匹配失衡，在水分蒸發(fā)進程先后不一的狀況下，混凝土便出現(xiàn)了干縮裂縫。該裂縫的出現(xiàn)將大大降低混凝土承載能力，縮短混凝土壽命和耐久性。

2.2 溫度裂縫

因大體積混凝土內(nèi)外部溫差過大而造成的裂縫即為溫度裂縫。在現(xiàn)行技術條件下，混凝土溫度裂縫既可以存在于混凝土表面，也可存在于混凝土內(nèi)部結構之中，且其寬度等指標各不相同，走向不具備規(guī)律性，以橫豎交錯的外在形態(tài)以最為常見。

2.3 沉陷裂縫

地基基礎結構的穩(wěn)定性高低是沉陷裂縫的重點誘因。對于部分工程項目而言，若所處地基環(huán)境存在不良地質(zhì)條件，或地基回填等處理不到位，或混凝土模板支撐不足等，均會導致沉降裂縫的出現(xiàn)。沉降裂縫通常為貫穿型裂縫，對于建筑工程的整體結構性安全具有直接影響。

2.4 塑性收縮裂縫

大體積混凝土施工狀態(tài)具有一定的收縮性能，若混凝土收縮比或收縮進度等不一致，則會出現(xiàn)相應的塑性收縮裂縫。通常情況下，大體積混凝土的該類型裂縫會出現(xiàn)在外界氣溫較高或風力狀況不良等情況下，表現(xiàn)為長短不一，不連貫、不貫穿等[2]。

3 大體積混凝土溫度裂縫的成因分析

3.1 水泥水化熱的影響

大體積混凝土內(nèi)部的溫度主要是膠凝材料水化產(chǎn)生的熱。大體積混凝土的整體性較強，厚度系數(shù)大，其中產(chǎn)生的熱量無法得到快速散發(fā)，致使大量的熱量堆積，造成其內(nèi)部結構受到影響。在上述這種水泥水化熱的影響下，大體積混凝土的彈性模量失衡，內(nèi)部產(chǎn)生一定強度的應力形變，致使溫度裂縫出現(xiàn)。同時，部分大體積混凝土施工工作未能嚴格考量水泥水化熱的影響，對混凝土施工過程控制不嚴格，混凝土強度無法有效應對其內(nèi)部所產(chǎn)生的溫度應力，混凝土結構自身的散熱功能得不到有效發(fā)揮，無形之中加劇了大體積混凝土溫度裂縫的損害狀態(tài)。

3.2 外界氣溫濕度變化的影響

在大體積混凝土施工中，其所處環(huán)境的溫度始終處于高低起伏變化狀態(tài)，形成溫差，產(chǎn)生溫度應力。通常情況下，該溫度應力與溫差的幅值呈正相關關系，對于施工期內(nèi)的大體積混凝土質(zhì)量具有直接影響?？v觀當前大體積混凝土施工實際，普遍存在著對外界氣溫濕度變化控制不到位等問題，使混凝土澆注溫度和散熱條件不相吻合，在施工進程內(nèi)產(chǎn)生溫度梯度，致使混凝土結構內(nèi)外收縮不均衡，誘發(fā)溫度裂縫。對于氣溫較低的冬季而言，更容易在大體積混凝土結構內(nèi)部形成外地內(nèi)熱的狀態(tài)，在濕度參數(shù)的同步作用下，混凝土干縮失調(diào)，造成裂縫[3]。

3.3 大體積混凝土施工現(xiàn)場管理不足

現(xiàn)場管理對于大體積混凝土溫度裂縫的影響是直接的。從當前現(xiàn)狀來看，部分大體積混凝土施工單位未能結合施工環(huán)境實際，制定詳細可行的施工現(xiàn)場管理規(guī)則，施工工藝控制體系的完整性與針對性不足，無法針對混凝土溫度裂縫的實際需求運用相應施工工藝策略，混凝土施工的標準化方法未能得到全面彰顯。同時，部分現(xiàn)場施工人員責任意識與質(zhì)量意識淡化，對大體積混凝土施工的關鍵技術方法與要點掌握不到位，施工瑕疵問題突出，且不注重混凝土施工后期養(yǎng)護管理，加劇了大體積混凝土溫度裂縫的病害狀態(tài)。

4 大體積混凝土溫度裂縫的防治措施探討

4.1 建立完善大體積混凝土施工工藝控制體系

現(xiàn)代大體積混凝土施工工藝控制理念的持續(xù)深化，以及混凝土溫度裂縫控制理論研究的日趨成熟，為工程項目施工中混凝土溫度裂縫問題的控制體系建立提供了更為豐富的技術手段，使得技術人員在技術參照、標準運用、規(guī)范執(zhí)行等方面具備了更為靈活的選擇空間。因此，應大體積混凝土施工項目為主要面向?qū)ο?，突出不同施工技術模塊之間的銜接性效果，有效克服混凝土施工的常見難點問題，杜絕因混凝土施工工藝選擇不當而誘發(fā)的溫度裂縫等質(zhì)量弊病問題。在混凝土施工工藝控制體系的有效約束與導向下，制定詳細可行的混凝土施工標準化方法，使混凝土施工的具體工藝與流程有據(jù)可依。對大體積混凝土施工控制體系進行動態(tài)化調(diào)整，嚴格控制溫度裂縫可能出現(xiàn)的多樣化原因，使其充分發(fā)揮基礎性作用。

4.2 嚴格控制混凝土混合料的質(zhì)量參數(shù)

合理選擇水泥的品種，控制水泥劑量，盡量選擇水化熱較低的水泥?？茖W限制水泥的終凝時間，并根據(jù)外界溫度的不同做出差異化處理。以外界溫度相對較高的夏季為例，混凝土結構層表面水分流失較快，凝結硬化速度同樣較快，因此應適當延長水泥的終凝時間，而對于氣溫相對較低的春秋季或冬季，則可適當縮短終凝時間。合理掌握水泥劑量，防止水泥劑量過高或過低而導致的收縮系統(tǒng)不匹配等問題，必要情況下對水泥劑量進行專業(yè)匹配試驗。在石料粗細的控制方面，若混凝土結構層所采用的石料過于粗糙，則粒料之間的黏結力相對不足，無法形成相對一致的受力狀態(tài)，而若粒料過細，則結構層，則收縮性增大。在石料粗細控制中，應強化混凝土結構層施工技術標準規(guī)范的有效約束，結合的所處自然環(huán)境予以綜合核定[4]。

4.3 有效設計大體積混凝土施工組織方案，引入信息化施工技術

施工組織方案在大體積混凝土施工中處于基礎性地位，對于保障整個混凝土施工過程的平順性、銜接性，防治溫度裂縫等方面具有關鍵作用。在技術管理方面，應根據(jù)工程環(huán)境需求，結合混凝土施工的相關技術規(guī)范與行業(yè)標準，制定具有導向性的施工組織方案，明確不同類型混凝土施工資源要素的布局與分配，確?；炷潦┕じ黜検┕きh(huán)節(jié)與步驟之間匹配有效、銜接一致?，F(xiàn)代信息化技術的快速發(fā)展，為大體積混凝土溫度裂縫防治提供了更為豐富的技術手段，應積極運用現(xiàn)代信息化技術，以大體積混凝土施工受力體系為主要面向?qū)ο?，搭建基于計算機技術與軟件技術的混凝土施工技術管理平臺，將相對分散無序的大體積混凝土影響要素進行集中統(tǒng)一管理，實現(xiàn)可視化的受力狀態(tài)評價，構建形成大體積混凝土溫度裂縫防治屏障。

4.4 靈活運用多樣化的技術方法措施

一方面，要選用合適的外加劑，有效延緩水化熱釋放的峰值期，提升混凝土的密實度，抵消部分由溫差產(chǎn)生的拉應力，實現(xiàn)降低水化熱的目的。同時，在混凝土拌合物中加入摻和料，降低混凝土體積收縮度和收縮速率，將溫度裂縫的潛在風險消滅在源頭。另一方面，預先冷卻原材料，做好大體積混凝土施工準備，并隨著施工的推進采用灑水等方式降低水泥粗細集料溫度，根據(jù)大體積混凝土施工現(xiàn)場狀況，配置隔熱、遮陽等設備等，或采用冷卻設備將拌和用水冷卻后再用于拌和，以降低水泥水化反應的熱量[5]。此外，可在大體積混凝土結構內(nèi)部設置水循環(huán)冷卻系統(tǒng)，達到釋放混凝土內(nèi)部熱量，縮小內(nèi)外溫差的預期效果，起到防治溫度裂縫的現(xiàn)實作用。選擇分層、分塊等澆筑方式，做好大體積混凝土澆筑施工環(huán)節(jié)控制，及時清理泌水，確保混凝土結構的密實性。

4.5 做好混凝土施工養(yǎng)護控制

大體積混凝土施工養(yǎng)護控制有助于及時排除容易誘發(fā)溫度裂縫的各類影響因素，對前期混凝土結構層施工效果予以鞏固提升。制定詳細可行的混凝土結構層施工養(yǎng)護策略，針對客觀實際需求，及時開展科學規(guī)范的混凝土結構層施工養(yǎng)護。在施工過程中及施工完成后，混凝土會出現(xiàn)相應的水化反應，水分散失與消耗加劇，因此應及時對其混凝土表層進行補水或灑水操作，尤其在蒸發(fā)速度相對較快的夏季，更要做好保濕處理，提升混凝土的抗裂能力。強化混凝土結構層施工養(yǎng)護技術人員的專業(yè)技能，加強管理施工材料，對荷載進行控制，加強溫度的控制，加強養(yǎng)護監(jiān)督管理，突出責任意識與質(zhì)量意識，防范麻痹大意甚至違規(guī)養(yǎng)護行為，從根本上保障的施工效果。此外，還應優(yōu)化拆模時間，改善混凝土約束條件，增強其綜合抗裂性[6]。

5 結束語

綜上所述，在當前大體積混凝土施工中，導致溫度裂縫的原因是多種多樣的，這對于混凝土構筑物的影響與危害是深刻的、直接的，必須給予高度重視，避免在工程施工中發(fā)生大體積混凝土溫度裂縫。因此，施工單位應立足項目施工實際，建立健全完善的大體積混凝土施工技術體系，靈活運用現(xiàn)代化的施工控制方法，全面細化做好混凝土冷卻控制，排除各類溫度裂縫出現(xiàn)原因，進行科學設計和施工，多總結分析提早預防施工中溫度裂縫給整體工程施工造成的不良影響，為全面提升大體積混凝土施工質(zhì)量奠定基礎，為保障現(xiàn)代基礎設施建設事業(yè)可持續(xù)發(fā)展貢獻力量。