小議工民建工程中大體積混凝土溫度裂縫成因及控制措施

黃劍銀

（安徽水利開發(fā)股份有限公司，安徽 蚌埠 233000）

1 概述

隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)飛速發(fā)展，在現(xiàn)代工業(yè)及民用建筑工程中，混凝土的應(yīng)用越來越廣泛、越重要；如各種混凝土類大壩、港工建筑及民用建筑的混凝土地板等等都使用到了大體積混凝土；可由于種種原因，混凝土的裂縫問題非常普遍，大體積混凝土表現(xiàn)尤為明顯?；炷亮芽p的存在，可能導(dǎo)致工程結(jié)構(gòu)滲水、溶蝕、誘發(fā)鋼筋銹蝕，會一定程度上損害結(jié)構(gòu)的使用功能及工程的耐久性。因此，在施工中如何避免混凝土裂縫的產(chǎn)生是非常值得研究的課題。本文結(jié)合筆者多年的施工經(jīng)驗，從大體積混凝土裂縫形成原因進行分析，找出其根源，并提出相應(yīng)的對策。

2 大體積混凝土裂縫成因

2.1 混凝土溫度裂縫的含義

混凝土溫度裂縫是指混凝土隨著溫度的變化而發(fā)生膨脹及收縮，從而產(chǎn)生裂紋。其裂縫分為表面裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫。其中貫穿裂縫是一種切斷了結(jié)構(gòu)斷面的裂紋，該種裂縫可以破壞掉建筑結(jié)構(gòu)的整體性和防水性，危害嚴重。當裂縫寬度處于0.l-0.2毫米之間時，經(jīng)過一段時間后該裂縫可以自愈；如果裂縫寬度超過0.3毫米后，滲水量會按裂縫寬度的三次方幾何比例增加，故在地下工程中必須避免超過0.3毫米的貫穿全斷面裂縫。

2.2 混凝土構(gòu)成變化引起裂縫

會受到混凝土體積穩(wěn)定性的影響。如果混凝土的體積穩(wěn)定性不好，會導(dǎo)致混凝土開裂，使得混凝土的物理及化學性能大幅度降低，引起溶液性物質(zhì)滲透入混凝土中，造成混凝土耐久性能下降，從而引起裂縫。

會受到混凝土自身收縮性影響。一般而言在無負載情況下，混凝土會因其收縮變形引發(fā)開裂?；炷恋氖湛s變形主要有干燥收縮、塑性收縮、化學減縮、溫度收縮、沉降收縮等；影響的主要因素有水泥品種、外加劑、摻和料、水泥用量、用水量等。

會受到混凝土徐變的影響。徐變影響指混凝土的結(jié)構(gòu)在高荷載作用下，產(chǎn)生的一種隨時間緩慢增加的非彈性變形。當其結(jié)構(gòu)的變形不變，但其內(nèi)部約束應(yīng)力會因混凝土質(zhì)點粘性滑動而產(chǎn)生的應(yīng)力變小，最終引起裂縫。

會受到混凝土所用材料的影響。一般而言細度大的水泥其水化速度快，同時會產(chǎn)生較大水的消耗，容易引發(fā)混凝土自干燥收縮；另外，骨料的含泥量越高，混凝土越容易開裂。

2.3 施工不當引起裂縫

違章施工或不當?shù)氖┕こ绦驎鹆芽p。例如施工時由于耽擱時間，在出料時混凝土和易性與流動性差，施工工人會人為加水，從而造成混凝土強度降低，形成不同的配比混凝，從而引起裂縫。

振搗方式不當會引發(fā)裂縫。不正確的振搗方式很大程度上會造成混凝土質(zhì)量分層離析、表面浮漿，會造成混凝土的砂漿大量向低處流淌，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生不均勻沉降收縮，最終在結(jié)構(gòu)薄厚處出現(xiàn)大量裂縫。

養(yǎng)護不當也會引發(fā)混凝土開裂。在混凝土剛剛澆筑后，若其表面沒有及時進行覆蓋草苫等潮濕養(yǎng)護，其表面水分會迅速蒸發(fā)，引發(fā)收縮裂縫；特別是在氣溫高且相對濕度低或風速大的環(huán)境下，更容易引發(fā)干縮裂縫。

2.4 氣候變化會引起裂縫

在混凝土結(jié)構(gòu)施工期間，外界氣溫的驟降驟升變化對大體積混凝土裂縫產(chǎn)生較大的影響。若外界氣溫越高，混凝土澆筑溫度也隨之越高；若外界溫度降低，會加大混凝土的降溫幅度；特別是在外界的溫度驟降期間，會進一步增加內(nèi)外層混凝土的溫差范圍，產(chǎn)生對大體積混凝土抗裂極為不利的環(huán)境，更容易引起裂縫。

3 采取的對策措施

3.1 改進結(jié)構(gòu)設(shè)計的措施

混凝土抗裂設(shè)計。設(shè)計合理的平面與立面，可以避免混凝土截面突變，以便降低混凝土的約束應(yīng)力；加強變截面處的分布鋼筋，盡量不使用高強度的混凝土；布置合理的分布式鋼筋，盡可能使用小直徑、小間距的鋼筋結(jié)構(gòu)；可以采用滑動層來減弱基礎(chǔ)的約束力。

使用分布式鋼筋。因為混凝土的材料結(jié)構(gòu)多為非均質(zhì)，在承受一定拉力作用后其截面的各質(zhì)點受力處于不均勻狀態(tài)，并且存在大量不規(guī)則應(yīng)力集中點，由于應(yīng)力作用這些點會很快達到抗拉強度極限，從而引發(fā)局部的塑性變形。

3.2 改進混凝土材料的措施

降低水化熱作用。由于水泥水化熱是散發(fā)的高溫是大體積混凝土裂縫的主要原因，所以需要合理使用混凝土，第一步要優(yōu)先使用低熱或中低熱量的水泥；另外在選用大體積混凝土所用的水泥種類時，需要重點綜合考慮水化熱、強度及坍落度等眾多因素。

減少水泥用量。經(jīng)過科學實驗及實地施工應(yīng)用表明，混凝土的強度越高，水化熱也越高，混凝土產(chǎn)生裂縫的幾率也越高。在大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工時，一方面要嚴格按照設(shè)計要求進行施工，盡可能降低混凝土強度等級，從而減少水化熱；另一方面還應(yīng)充分利用混凝土的后期強度，減少裂縫的產(chǎn)生。施工實驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：水化熱與水泥用量是成正比關(guān)系，故可采取適當?shù)拇胧?，減少水泥用量從而控制混凝土的溫升，減少混凝土開裂的可能性。

選擇低膨脹的骨料。在骨料的選擇時，優(yōu)先選用熱膨脹系數(shù)小、含泥量低的骨料；采用連續(xù)級配的骨料，提高骨料在混凝土中所占的體積，可以大幅度降低水泥用量，從而間接地降低水化熱。

3.3 改進施工技術(shù)的措施

改進混凝土的澆筑技術(shù)。大體積混凝土的澆筑，除了使用一般施工工藝之外，還需要采取一些技術(shù)措施，以便減少混凝土收縮，提高極限拉伸。采用二次投料砂漿裹石或凈漿裹石攪拌等新工藝，能有效防止水分向石子與和泥砂漿界面的過度集中，從而使混凝土強度提高百分之十以上，同時也會提高了混凝土的抗拉強度和極限拉伸值，防止因混凝土沉落而出現(xiàn)的裂縫，減少內(nèi)部微裂縫，從而提高抗裂性。

控制混凝土出機溫度?？刂瞥鰴C溫度可以降低大體積混凝土的總溫升并能減小結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差；對混凝土出機溫度影響最大的是石子、水的溫度，砂次之，水泥的溫度影響較小；所以在氣溫較高時，為了防止太陽的直接輻射，需要在砂、石子堆場搭設(shè)簡易遮陽裝置，必要時可向骨料噴射水霧或者使用前用冷水沖洗骨料。

降低混凝土散熱。分塊澆筑是為了降低大體積混凝土內(nèi)外溫差，故可以在大體積混凝土施工過程采用分塊澆筑；通過水管的內(nèi)部循環(huán)冷卻水帶走混凝土內(nèi)部的部分熱量，也可以減緩混凝土水化熱峰值持續(xù)時間；另外減輕混凝土保溫養(yǎng)護的壓力和縮短養(yǎng)護時間，從而實現(xiàn)大體積混凝土裂縫的控制。

加強混凝土養(yǎng)護。保水養(yǎng)護不足會對混凝土強度發(fā)展及耐久性產(chǎn)生不利的影響；粉煤灰混凝土比傳統(tǒng)混凝土有更好的自愈性質(zhì)，因此高摻量粉煤灰的混凝土有較高的長期強度；用濕麻袋養(yǎng)護混凝土強度比用水養(yǎng)護的混凝土強度降低越多，而用塑料薄膜覆蓋養(yǎng)護則強度降低得更多，水灰比越低，影響越大。

加強防風和回填工作。外部氣候也會引發(fā)混凝土裂縫，所以必要時可以采取措施，例如搭設(shè)防風墻等進行防風等。

結(jié)論

總之，工民建在混凝土裂縫控制上要以保證混凝土的質(zhì)量為前提，在對混凝土裂縫的成因進行分析時，不僅要明確裂縫的危害，分析裂縫產(chǎn)生的原因，還需要從原材料的控制、結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工技術(shù)等方面著手，保證對混凝土裂縫的防治有實效性，預(yù)防裂縫的發(fā)生。

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