大體積混凝土裂縫成因及控制措施

劉偉

摘要：大體積混凝土裂縫在施工過程中經(jīng)常出現(xiàn)，如何有效地避免，還需要認(rèn)真研究。文章就大體積混凝土裂縫主要影響因素如溫度、沉積等原因進(jìn)行了詳細(xì)闡述，并指出其改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土；溫度沉縮；混凝土裂縫

中圖分類號(hào)：TU755 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）23-0046-02

大體積混凝土在水利工程建設(shè)中使用較多，尤其是一些重力壩、土擋墻、大型的船閘等，在混凝土的設(shè)計(jì)和施工中困難很大。如果混凝土產(chǎn)生大量裂縫或在設(shè)計(jì)和施工中出現(xiàn)微小的失誤，都將會(huì)造成不可估計(jì)的損失，所以，為減少損失，提高施工質(zhì)量，必須嚴(yán)格把關(guān)，避免混凝土裂縫的產(chǎn)生。

混凝土裂縫是如何產(chǎn)生的呢？關(guān)鍵是混凝土自身的抗拉強(qiáng)度小于混凝土承受的拉力。因此，要減少裂縫，一定要提高混凝土自身的抗拉能力，減少因溫度變化而產(chǎn)生的拉力。

1 溫度的影響

（1）由溫度而產(chǎn)生的裂縫主要有兩方面的情況：一方面混凝土內(nèi)外溫差大。在澆筑大壩或大型工程時(shí)，由于混凝土在凝結(jié)過程中會(huì)放出大量的熱，如果不迅速散熱，內(nèi)部溫度會(huì)逐漸升高，致使混凝土的內(nèi)外溫度變化很大。如果混凝土內(nèi)部膨脹增大，而外部變化不大，況且混凝土開始的抗拉能力不高，必然會(huì)發(fā)生裂縫。另一方面，如果混凝土的結(jié)構(gòu)溫差比較大，混凝土的澆筑沒有經(jīng)過特殊處理，想把體積較大的混凝土澆筑在約束地基上時(shí)，有時(shí)根本不能取消約束，這時(shí)候非常容易發(fā)生深度裂縫。

（2）混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的過程分為三個(gè)階段：第一個(gè)階段是澆筑混凝土開始的時(shí)候，也就是混凝土溫度升高的時(shí)期。因?yàn)樗療岬淖饔?，澆筑后的混凝土在三至四天之?nèi)溫度升高非?？?，由于內(nèi)部的急劇膨脹，而外部遇冷變化不大，從而使混凝土的抗拉伸力斷裂而出現(xiàn)裂縫。第二階段的混凝土裂縫是混凝土內(nèi)部溫度降低，并逐漸釋放熱量后溫度和外界溫度相一致，而外部結(jié)構(gòu)張力卻超出表面抗拉引力，從而引起裂縫。第三階段是后期混凝土裂縫，混凝土與周圍環(huán)境條件基本一致時(shí)，混凝土?xí)３窒鄬?duì)穩(wěn)定。如果外部條件會(huì)發(fā)生急劇變化，超過其表面張力，也會(huì)發(fā)生裂縫。

（3）控制溫度：如何有效地控制溫度裂縫，還要進(jìn)行細(xì)致觀察、科學(xué)預(yù)測(cè)，確?？刂茰囟攘芽p在許可的范圍，在工程施工工地進(jìn)行澆筑混凝土?xí)r，就要進(jìn)行溫度控制，使用測(cè)溫儀、溫度傳感片進(jìn)行測(cè)量，適時(shí)地保持溫度和濕度，并能選擇合適的時(shí)間進(jìn)行壓光。還要根據(jù)溫度測(cè)試情況，適時(shí)變換保持溫度和濕度的條件。

有很多方面的因素影響著溫差系數(shù)，尤其是外界溫度、空氣濕度、開始凝結(jié)時(shí)間等變化，都產(chǎn)生很大的影響，為防止溫差變化較大時(shí)，溫度發(fā)生很大變化，夏季時(shí)采取儲(chǔ)存水養(yǎng)護(hù)、冬秋季節(jié)用草苫子覆蓋等做法，都是非常好的保護(hù)方法。

2 沉縮裂縫

體積很大的混凝土施工過程中，沉積裂縫也經(jīng)常出現(xiàn)。究其原因是混凝土骨料下沉，表面混凝土漿液過多，搗振不結(jié)實(shí)，進(jìn)行混凝土澆筑后，沒有迅速夯實(shí)。如果護(hù)理不好，再經(jīng)受刮風(fēng)晾曬，水分流失嚴(yán)重，表層拉力變小，很容易出現(xiàn)混凝土變形開裂。

可在工程的施工過程中，使用緩凝型泵送劑，以便延遲混凝土的凝結(jié)時(shí)間，減少硬化速度，并利用緩凝劑本身的特點(diǎn)，加強(qiáng)碾壓次數(shù)，從而最大限度解決混凝土表面

裂縫。

3 采取的有效措施

3.1 優(yōu)質(zhì)選擇，合理使用水泥用量

為了盡量減少水化熱，使混凝土的溫度差降低，可以首先選擇52.5R、42.5R普通硅酸鹽等高標(biāo)號(hào)混凝土。也可采用混凝土后期強(qiáng)度較大的進(jìn)行按一定比例配合，從而減少水泥用量，縮小峰值。在控制好混凝土強(qiáng)度和可泵性的情況下，可把42.5R混凝土控制在460kg/m3，52.5R混凝土控制在370kg/m3，可以有效地降低混凝土的溫度值，減少混凝土的表面裂縫。

3.2 設(shè)計(jì)骨料配置和含沙量的比例

使用6～42mm連續(xù)級(jí)配碎石（其中6～20mm級(jí)配含量56%左右），細(xì)度模數(shù)2.90～3.20的中砂（通過0.326n凹篩孔的砂不少于16%），砂率控制在42%～44%。砂、石含泥量控制在1.5%以內(nèi)，并且不能有其他物質(zhì)，嚴(yán)禁使用海砂。

3.3 外加劑的選擇與使用

依據(jù)施工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步加強(qiáng)混凝土的和易性能，可以適當(dāng)添加一些外加劑，例如：膨脹劑、緩凝劑、防水劑等，使水的用量減少23%，水灰的比例可以設(shè)計(jì)在0.56以下，開始混凝土凝結(jié)時(shí)間可以增長到6h左右。

3.4 優(yōu)化骨料與混凝土等的配合比

要選擇優(yōu)質(zhì)級(jí)配的比例，使用骨料，減少水灰比，提高砂石質(zhì)量，同時(shí)在混凝土中加入粉煤灰和一些外加劑，從而有效地減少混凝土的使用量，降低水化熱，有效地控制混凝土的溫度，減少混凝土表面經(jīng)受的張力。

3.5 立足實(shí)際，選擇最佳施工技術(shù)

依照泵送大體積水泥的方法，可使用“分段定點(diǎn)，薄層澆筑，逐層推進(jìn)”的施工方案，很好地免除了水泥在輸送過程中的拆除管道、接長、洗漱等的不便，提高泵送的速度，從而為混凝土的澆筑贏得了時(shí)間。由于泵送的水泥能夠自成坡度的狀況，可以在各個(gè)澆筑帶的前后端設(shè)計(jì)兩道振動(dòng)器，如混凝土出料口處，可使上半部分夯實(shí)。另一端可放置在水泥的坡腳處，為進(jìn)一步加強(qiáng)下部水泥的細(xì)密堅(jiān)實(shí)。由于水泥澆筑的逐漸深入，振動(dòng)器要緊緊跟上，保證混凝土各地方的質(zhì)量達(dá)到較好程度。

3.6 有效制約水泥入模時(shí)的溫度

使用體積較大的混凝土施工工程，要盡量在春秋季節(jié)進(jìn)行施工，以便使進(jìn)入倉的水泥溫度降低。攪拌水泥時(shí)要注意混凝土庫干燥和良好的通風(fēng)，攪拌前要在碎石上灑水來降低混凝土的溫度，同時(shí)，澆灌后的水泥切忌在太陽底下暴曬，從而影響施工質(zhì)量。

3.7 加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，增加預(yù)埋件，減少混凝土裂縫的發(fā)生

在混凝土的養(yǎng)護(hù)過程中，可以在最易產(chǎn)生裂縫的地方增設(shè)應(yīng)力應(yīng)變傳感片，盡快測(cè)出水泥的表面張力，并根據(jù)實(shí)際情況，迅速調(diào)整保持濕度或?qū)鉁剡M(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，最大限度地減少水泥裂縫。也可以在水泥基礎(chǔ)面上增加鋼筋網(wǎng)或鐵絲網(wǎng)，使水泥表面抗裂性明顯加強(qiáng)。然后使用“水平分層間隙”的施工方案，逐層澆筑，可相互間隔8d以上，1.6m厚，抗縮鋼筋網(wǎng)可放置在下層1.6m的上混凝土表面。這種方法能很好地降低溫度，還能夠節(jié)省原料，減少大量的人力、物力，對(duì)施工工程的順利完成，都起到很好的促進(jìn)作用。

3.8 提高施工時(shí)的技術(shù)含量

工程施工時(shí)，要對(duì)混凝土尤其插筋附近的混凝土進(jìn)行多次振搗、抹壓和養(yǎng)護(hù)。因?yàn)殇摻钍軠囟扔绊懕容^快，非常容易出現(xiàn)溫度極差，這也是發(fā)生初期裂縫的重點(diǎn)部位，因此，在混凝土開始凝結(jié)時(shí)，要注意抹壓，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，使混凝土的抗拉能力進(jìn)一步增強(qiáng)。

此外，水泥大體積施工過程中，還要時(shí)刻注意天氣變化，要做到未雨綢繆，做好防曬和防雨準(zhǔn)備，還要在基坑周圍開設(shè)盲溝和集水井，預(yù)防大雨倒灌進(jìn)倉號(hào)內(nèi)，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失，進(jìn)一步提高混凝土的施工質(zhì)量。

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