大體積混凝土裂縫成因與預防

陽春艷

【摘 要】大體積混凝土結(jié)構(gòu)，施工時應采取各種防范控制措施，保證混凝土的澆筑質(zhì)量，防止出現(xiàn)裂縫

【關(guān)鍵詞】大體積混凝土；裂縫；成因；預防

1.大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的原因

混凝土澆筑中的裂縫控制是一個普遍存在的難題，尤其對大體積混凝土結(jié)構(gòu)，施工時應采取各種防范控制措施，保證混凝土的澆筑質(zhì)量，防止出現(xiàn)裂縫。大體積混凝土墩臺身或基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)生是由多種因素引起的。各類裂縫產(chǎn)生的主要影響因素如下：

1.1收縮裂縫。混凝土在逐漸散熱和硬化過程中會導致其體積的收縮，對于大體積混凝土，這種收縮更加明顯。如果混凝土的收縮受到外界的約束，就會在混凝土體內(nèi)產(chǎn)生相應的收縮應力，當產(chǎn)生的收縮應力超過當時的混凝土極限抗拉強度，就會在混凝土中產(chǎn)生收縮裂縫。影響混凝土收縮的主要因素主要是混凝土中的用水量、水泥用量及水泥品種。混凝土中的用水量和水泥用量越高，混凝土收縮就越大。水泥品種對干縮量及收縮量也有很大的影響，一般中低熱水泥和粉煤灰水泥的收縮量較小。

自身收縮是混凝土收縮的一個主要來源。自身收縮與干縮一樣，是由于水的遷移而引起的。但它不是由于水向外蒸發(fā)散失，而是因為水泥水化時消耗水分造成凝膠孔的液面下降形成彎月面，產(chǎn)生所謂的自干燥作用，導致混凝土體的相對濕度降低及體積減小而最終自身收縮。水灰比對自身收縮影響較大，一般來說，當水灰比大于0.5時，其自干燥作用和自身收縮與干縮相比小得可以忽略不計；但是當水灰比小于0.35時，體內(nèi)相對濕度會很快降低到80%以下，自身收縮與干縮則幾乎各占一半。

1.2溫差裂縫?；炷羶?nèi)外部溫差過大會產(chǎn)生裂縫。主要影響因素是水泥水化熱引起的混凝土內(nèi)部和混凝土表面的溫差過大。特別是大體積混凝土更易發(fā)生此類裂縫。

大體積混凝土結(jié)構(gòu)一般要求一次性整體澆筑。澆筑后，水泥因水化引起水化熱，由于混凝土體積大，聚集在內(nèi)部的水泥水化熱不易散發(fā)，混凝土內(nèi)部溫度將顯著升高，而其表面則散熱較快，形成了較大的溫度差，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應力，表面產(chǎn)生拉應力。此時，混凝齡期短，抗拉強度很低。當溫差產(chǎn)生的表面抗拉應力超過混凝土極限抗拉強度，則會在混凝土表面產(chǎn)生裂縫。

1.3安定性裂縫。安定性裂縫表現(xiàn)為龜裂，主要是因水泥安定性不合格而引起的。

2.裂縫的防治措施

2.1設計措施

2.1.1精心設計混凝土配合比。在保證混凝土具有良好工作性的情況下，應盡可能地降低混凝土的單位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水膠比）二摻（摻高效減水劑和高性能引氣劑）一高（高粉煤灰摻量）”的設計準則，生產(chǎn)出高強、高韌性、中彈、低熱和高極拉值的抗裂混凝土。

2.1.2增配構(gòu)造筋提高抗裂性能。配筋應采用小直徑、小間距。全截面的配筋率應在0.3-0.5%之間。

2.1.3避免結(jié)構(gòu)突變產(chǎn)生應力集中，在易產(chǎn)生應力集中的薄弱環(huán)節(jié)采取加強措施。

2.1.4在易裂的邊緣部位設置暗梁，提高該部位的配筋率，提高混凝土的極限拉伸。

2.1.5在結(jié)構(gòu)設計中應充分考慮施工時的氣候特征，合理設置后澆縫，保留時間一般不小于60天。如不能預測施工時的具體條件，也可臨時根據(jù)具體情況作設計變更。

2.2施工措施

2.2.1嚴格控制混凝土原材料質(zhì)量和技術(shù)標準，選用低水化熱水泥，粗細骨料的含泥量應盡量減少（1-1.5%以下）。

優(yōu)選混凝土各種原材料。在條件許可情況下，應優(yōu)先選用收縮性小的或具有微膨脹性的水泥。骨料在大體積混凝土中所占比例一般為混凝土絕對體積的80%-83%，應選擇線膨脹系數(shù)小、巖石彈模較低、表面清潔無弱包裹層、級配良好的骨料。砂除滿足骨料規(guī)范要求外，應適當放寬石粉或細粉含量，砂子中石粉比例一般在15%-18%之間為宜。粉煤灰只要細度與水泥顆粒相當，燒失量小，含硫量和含堿量低，需水量比小，均可摻用在混凝土中使用。高效減水劑和引氣劑復合使用對減少大體積混凝土單位用水量和膠凝材料用量，改善新拌混凝土的工作度，提高硬化混凝土的力學、熱學、變形、耐久性等性能起著極為重要的作用，也是混凝土向高性能化發(fā)展不可或缺的重要組分。

2.2.2細致分析混凝土集料的配比，控制混凝土的水灰比，減少混凝土的坍落度，合理摻加塑化劑和減少劑。

2.23嚴格控制混凝土入模溫度。大體積混凝土最好選在春秋季施工，以降低混凝土入倉溫度。如果確需在夏季施工，最好采取有效措施降低混凝土入倉溫度。澆筑混凝土時最好不要讓混凝土在太陽下直接爆曬。混凝土拌制前應保證水泥庫通風良好，并對碎石灑水降溫，自來水預先放入地下蓄水池中降溫。

2.2.4根據(jù)工程特點，充分利用混凝土后期強度，可以減少用水量，減少水化熱和收縮。

2.2.5改進施工技術(shù)。施工時加強插筋附近混凝土的振搗、抹壓、養(yǎng)護。由于鋼筋是熱的良導體，易產(chǎn)生大的溫度梯度，這是容易產(chǎn)生裂縫的一個主要部位。加強初凝前的抹壓，以消除初期裂縫，并加強早期養(yǎng)護，提高混凝土抗拉強度。

2.2.6混凝土盡可能晚拆模，拆模后混凝土表面溫度不應下降15℃以上，混凝土的現(xiàn)場試塊強度不低于C5。

2.2.7采用兩次振搗技術(shù)，改善混凝土強度，提高抗裂性。

2.2.8根據(jù)具體工程特點，采用UEA補償收縮混凝土技術(shù)。

2.2.9對于高強混凝土，應盡量使用中熱微膨脹水泥，摻超細礦粉和膨脹劑，使用高效減水劑。通過試驗摻入粉煤灰，摻量15%-50%

3.結(jié)語

雖然大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因很多，但只要嚴格按規(guī)范規(guī)定施工，認真積極的探索裂縫產(chǎn)生的原因，及早采取相應的預防措施，就能有效地控制大體積混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫。