試論大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因及預(yù)防措施

計雄杰

（伊寧市城市建設(shè)總公司 新疆 伊寧 835000）

試論大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因及預(yù)防措施

計雄杰

（伊寧市城市建設(shè)總公司 新疆 伊寧 835000）

大體積混凝土由于體積龐大，表面積相對較小，澆筑混凝土后，水泥水化所產(chǎn)生的水化熱不斷積聚，致使混凝土內(nèi)部與周圍環(huán)境形成較大溫差，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。但只要施工時采取科學(xué)有效的預(yù)防措施，溫差裂縫是可以減少乃至消除的。

大體積混凝土；溫差裂縫；水泥水化熱；加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)

1 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因及其危害

1.1 水泥水化熱的影響

混凝土在凝結(jié)硬化過程中由于水泥的水化作用，會放出一定的熱量來，這種熱量叫水化熱。在常用的梁、板、柱混凝土澆筑時，由于它們的體積一般都較小，因而所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力也都小于混凝土的抗拉強(qiáng)度，不會使構(gòu)件開裂。而當(dāng)澆筑一些體積較大的混凝土基礎(chǔ)時，如大型設(shè)備基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)、水庫大壩、攔洪壩等，由于混凝土體積龐大，水泥水化產(chǎn)生的熱量不可能從有限的表面很快散發(fā)出去，水化熱的不斷積聚，致使大體積混凝土內(nèi)部產(chǎn)生相當(dāng)高的溫度，與周圍環(huán)境氣溫形成較大的溫差，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生較大的溫差應(yīng)力；當(dāng)溫差應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時，混凝土就會產(chǎn)生裂縫。

1.2 水泥在硬化過程中由于游離水的不斷蒸發(fā)，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生收縮變形和收縮應(yīng)力；當(dāng)收縮應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度時，也會使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生裂縫。收縮應(yīng)力和溫差應(yīng)力疊加的結(jié)果，必然會導(dǎo)致大體積混凝土內(nèi)部產(chǎn)生許多不規(guī)則裂縫。

1.3 施工技術(shù)的影響

1.3.1 混凝土澆筑方法不當(dāng)。大體積混凝土在澆筑時，由于工程量大，常采用攪拌站集中攪拌或商品混凝土和泵送技術(shù)。在澆筑時如采用大面積滿鋪滿灌的方法，盡管是從里到外、自左至右分層澆搗，也難以將大量積聚在大體積內(nèi)的水化熱很快排出，而是越積越多。

1.3.2 混凝土組成材料性能、砂率及水灰比的影響。

1）水泥。如選擇硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，由于水化熱和收縮變形均較大，是造成大體積混凝土裂縫的首要因素。

2）石子。石子是混凝土中的粗骨料，是混凝土構(gòu)件中直接承重的。在滿足鋼筋間距和泵送要求條件下，應(yīng)盡量選用較大粒徑石子；在石子外形上，碎石不規(guī)則和粗糙的外表可增加水泥凝膠對石子的粘結(jié)力，減少混凝土內(nèi)部微裂縫的生成。

3）砂子。如砂子的細(xì)度模數(shù)偏小，且級配不良、含泥量大于2%，會直接影響混凝土強(qiáng)度和抗裂性能。砂率大小對混凝土收縮裂縫也有直接影響；砂率大，和易性好，對泵送有利，但會增加收縮變形；砂率小與水泥漿形成的砂漿對石子的粘結(jié)力小，混凝土硬化時容易產(chǎn)生收縮裂縫。

4）水灰比。實驗表明，通常使水泥完全水化所需水灰比約為0.43～0.44，但在無外加劑的情況下，為便于施工操作，水灰比均大于0.5，而加大用水量會使混凝土硬化收縮值增大，極易產(chǎn)生內(nèi)部裂縫。

1.3.3 養(yǎng)護(hù)方法的影響。大體積混凝土澆筑后，如采取與普通梁、板、柱混凝土一樣的養(yǎng)護(hù)方法，只是澆水養(yǎng)護(hù)，仍難免會出現(xiàn)許多溫差裂縫，因此，還應(yīng)同時采取有效措施，以保證混凝土內(nèi)部最高溫度不超過70℃，內(nèi)部與外表面溫差小于25℃。

1.4 裂縫帶來的危害

如上所述，大體積混凝土在施工過程中溫差應(yīng)力和收縮應(yīng)力疊加的結(jié)果，必然會導(dǎo)致其內(nèi)部和外表面產(chǎn)生許多不規(guī)則裂縫，而外界腐蝕性介質(zhì)（氣體或液體）會通過這些裂縫滲入混凝土內(nèi)部，不斷腐蝕鋼筋和混凝土中的水泥石，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性，造成結(jié)構(gòu)承載力降低、滲漏直至解體。

2 大體積混凝土裂縫的預(yù)防措施

2.1 為大幅度減少水化熱積聚，首先應(yīng)弱化熱源，選用水化熱較低、水化速度較慢的礦渣硅酸鹽水泥或粉煤灰硅酸鹽水泥。

2.2 為減少混凝土在硬化過程中的收縮變形，可采用適當(dāng)降低水泥強(qiáng)度等級、水泥細(xì)度和水泥用量及適當(dāng)減少砂率的方法，并用摻加優(yōu)質(zhì)粉煤灰（Ⅱ級粉煤灰）和外加劑（高效減水劑）來確?；炷恋脑O(shè)計強(qiáng)度和施工流動性。

2.3 施工技術(shù)方面，應(yīng)采取以下措施

2.3.1 采用“分區(qū)、跳倉、交叉作業(yè)”法，使混凝土內(nèi)部的水化熱得以適時釋放，以減少水化熱的大量積聚；倉間接槎應(yīng)控制在混凝土初凝前，以免出現(xiàn)冷縫。分倉以3m×3m為宜，梅花狀澆筑分倉混凝土。

2.3.2 嚴(yán)控組成材料品種和質(zhì)量，嚴(yán)控水灰比和砂率。除優(yōu)先選用水化熱較低的礦渣水泥或粉煤灰水泥及適量摻加Ⅱ級以上優(yōu)質(zhì)粉煤灰和高效減水劑外，采用細(xì)度模數(shù)為2.6～3.0的中粗砂，且級配良好、含泥量小于1%，砂率控制在45%左右；石子宜采用外形粗糙的碎石，材質(zhì)以彈性模量較大的玄武巖、花崗巖、石英巖為最佳，其粒徑應(yīng)以 20～40mm為主 （占 80%）、5～20mm 為輔 （占20%），含泥量小于1%；水灰比嚴(yán)格控制在0.50以內(nèi)。

2.3.3 加強(qiáng)溫度監(jiān)測和改進(jìn)養(yǎng)護(hù)方法。為切實掌握和控制大體積混凝土在澆筑后的溫升情況以及混凝土內(nèi)部與外表面、表面與周圍環(huán)境氣溫的溫差情況，以便有效地降低混凝土的總溫升和溫差，必須做好以下幾項工作：

1）控制入模溫度。夏秋季，攪拌前預(yù)先用冷水對石子、砂子噴淋降溫，攪拌時加入適量的冰屑代替拌合水，以降低混凝土的入模溫度，使其不高于20℃；冬春季，砂石料露天堆放時，其上應(yīng)覆蓋塑料薄膜，以免冰雪混入砂石料中，以確保混凝土入模溫度不低于20℃，為下一步控溫、保溫創(chuàng)造條件。

2）布置測溫點(diǎn)。在基礎(chǔ)平面上按6m左右間距將測溫點(diǎn)布置成梅花狀，將其編號并標(biāo)注在平面圖上，以便繪制溫度變化曲線圖。每個測溫點(diǎn)按三角形用木模板預(yù)留3個100×100mm測溫孔，孔深分別為100mm、1/2厚度和 （厚度-100mm），澆筑基礎(chǔ)、待混凝土初凝后將孔模取出，形成測溫孔?；炷翝仓?h后開始測溫：前5d每隔2h測一次溫，并記錄；后5d每隔4h測一次溫，并記錄，直至混凝土內(nèi)部溫度與表面溫度之差在25℃左右時，停止測溫。

3）加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)?；炷脸跄?，在夏秋季，應(yīng)及時覆蓋塑料薄膜，防止表面水分和水化熱過快散發(fā)引起溫差和收縮裂縫；2d后，在基礎(chǔ)表面四周用低強(qiáng)度等級砂漿砌二皮磚作圍擋，內(nèi)蓄高約8cm的水進(jìn)行保濕、保溫養(yǎng)護(hù)；在冬春季，應(yīng)及時覆蓋塑料薄膜，然后加蓋草簾等保溫材料進(jìn)行保濕、保溫養(yǎng)護(hù)。草簾厚度應(yīng)根據(jù)當(dāng)天室外氣溫情況隨時增減，以確?；炷帘砻鏈囟扰c內(nèi)部溫度差不大于25℃為原則。養(yǎng)護(hù)10～14d。

4）上述用冷水噴淋石子降溫和覆膜、加蓋草簾或蓄水保濕、保溫養(yǎng)護(hù)等方法適用于大體積混凝土構(gòu)件厚度不大于2m時；當(dāng)厚度大于2m時則可增加采用在混凝土內(nèi)部按適當(dāng)間距預(yù)埋直徑約100mm的鋼管，用循環(huán)冷水進(jìn)行降溫的方法，以便有效控制混凝土內(nèi)部最高溫度不超過70℃；待混凝土內(nèi)外溫差穩(wěn)定在25℃時，即可將預(yù)埋管內(nèi)冷水排除，用壓力泵將不小于C30的細(xì)石混凝土壓入鋼管內(nèi)將其封閉，并繼續(xù)正常養(yǎng)護(hù)至規(guī)定養(yǎng)護(hù)期滿。

王靜］