淺談大體積砼施工中裂縫的產(chǎn)生及預(yù)防

馬治鈞

（陜西宏遠(yuǎn)建設(shè)（集團(tuán)）有限公司嵐皋分公司，陜西 安康 725400）

1 大體積砼開裂的特征

大體積砼的變形荷載過大就會(huì)使砼產(chǎn)生溫度裂縫，它與外荷載裂縫有兩點(diǎn)區(qū)別：（1）溫度裂縫產(chǎn)生的原因是水化過程使內(nèi)部溫度升高導(dǎo)致砼內(nèi)部產(chǎn)生體積形變，若溫度應(yīng)力大于砼抗拉強(qiáng)度就會(huì)出現(xiàn)溫度開裂現(xiàn)象；（2）大體積砼的內(nèi)部在開始時(shí)是由溫度形變才產(chǎn)生溫度應(yīng)力的，膠凝材料水化放熱是導(dǎo)致內(nèi)部溫度升高的主要原因，同時(shí)膠凝材料的水化放熱又與齡期成正比，所以大體積砼在初期常常會(huì)由于水化反應(yīng)而使溫度應(yīng)力產(chǎn)生變化，并且這種變化到溫度開裂產(chǎn)生是一個(gè)緩慢的過程，所以大體積砼的溫度應(yīng)力要用分段疊加法計(jì)算得出。

2 大體積砼溫度和溫度應(yīng)力計(jì)算

2.1 砼內(nèi)部最高溫升值。基礎(chǔ)底板砼內(nèi)部中心點(diǎn)的溫度升高峰值就是這個(gè)值，這個(gè)值通常小于絕熱溫升值，通常砼澆筑3天后便會(huì)出現(xiàn)該溫度，自此溫度便在此趨于穩(wěn)定，最后慢慢降低。一般砼內(nèi)部的最高溫升值是69℃，所以要把砼表面溫度掌握在44℃上下。

2.2 溫度應(yīng)力計(jì)算。砼澆筑后，當(dāng)水化熱為最大時(shí)，就要計(jì)算由于溫差和時(shí)間差產(chǎn)生的溫度應(yīng)力。一般使用425號(hào)硅酸鹽拌合砼，待養(yǎng)護(hù)溫度達(dá)到20℃左右時(shí)，18天齡期的強(qiáng)度便能達(dá)到要求強(qiáng)度的85%，如果再添加JM-3防水劑，它的齡期甚至能達(dá)到要求強(qiáng)度的95%。C40砼的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為1.71MPa/mm2，設(shè)計(jì)強(qiáng)度的95%為1625N/mm2.

水化熱產(chǎn)生的最高溫度一般為3～5天， 砼 表 面 的 溫 度 為 18～20℃，還要使用425的硅酸鹽水泥，強(qiáng)度要在37%～50%之間，也就是C20的強(qiáng)度。如溫差控制在：△T=T1-T2=69-44=25 ℃ H（t）=0.35σ1（+）=1.0×10-5×2.246×104×25/2×0.35=0.98＜1.1（N/mm2）符合要求。如溫差△T控制在25℃以上如30℃時(shí)，H（t）=0.35σ1=1.0×10-5×2.246×104×30/2×S（t）=1.18N/m m2＞1.1Ν/mm2（承臺(tái)則會(huì)開裂）。

3 砼裂縫產(chǎn)生的原因分析

3.1 水泥水化熱。水泥進(jìn)行水化時(shí)要放出大量熱能，溫度應(yīng)力與溫差呈正相關(guān)，溫差越大溫度應(yīng)力就越大。砼降溫收縮變形受溫度應(yīng)力的約束與砼齡期呈正比，砼齡期越大約束力越大，裂縫的產(chǎn)生正是因?yàn)轫潘艹惺艿牧h(yuǎn)遠(yuǎn)小于溫度應(yīng)力。水泥的水化熱與水泥總量﹑水泥品種聯(lián)系緊密，單位時(shí)間釋放的熱量與砼齡期呈正比。砼內(nèi)部的結(jié)構(gòu)由于表面熱量的隨意散發(fā)而在建筑后的3～5天出現(xiàn)溫度的最大值。

3.2 外界氣溫的變化。開展大體積砼施工時(shí)，外界氣溫的影響會(huì)使砼裂縫出現(xiàn)。因?yàn)轫艃?nèi)部結(jié)構(gòu)不容易散熱，高溫情況持續(xù)較長。外界氣溫降低時(shí)，砼內(nèi)外溫差變大，就容易形成砼裂縫。

3.3 砼的收縮變形。砼在空氣中硬化時(shí)體積變小，即砼收縮。砼中約有80%的水分用來保證砼在澆筑過程中有足夠的和易性，最終會(huì)蒸發(fā)，20%的水分會(huì)在水泥水化中起作用。當(dāng)無外力壓迫時(shí)砼自發(fā)變形，當(dāng)有外力約束時(shí)會(huì)出現(xiàn)收縮應(yīng)力，便會(huì)使砼開裂。

4 大體積砼裂縫預(yù)防措施

4.1 選擇合適的原材料：（1）水泥。大體積砼會(huì)產(chǎn)生水泥水化熱太高且難以散發(fā)的現(xiàn)象，這與砼表面形成了巨大溫度差，會(huì)使砼內(nèi)外部形成溫度應(yīng)力，導(dǎo)致砼裂縫。所以在水泥的選擇上應(yīng)為中﹑低。熱水泥品種，能降低水泥的水化熱在砼內(nèi)部生成的水化熱。如果施工條件溫度太低，就要使用425號(hào)礦渣酸鹽水泥；若氣溫正常，選擇425號(hào)普通硅酸鹽水泥更佳。（2）改善粗細(xì)骨料級(jí)配。為增強(qiáng)砼的和易性，可用粗骨料進(jìn)行配置，不僅能減少水泥和水的用量，還能提高砼的抗壓強(qiáng)度。選擇粗骨料時(shí)，應(yīng)考慮其澆筑工藝﹑橫版形狀等，因此可選擇使用粒徑5～2毫米的小碎石。砼的用料比例要合適，且不停攪拌，用來防止砼因粗骨料增大引起的離析，這會(huì)使振搗和澆筑工作更好。砼所需的另一種是細(xì)骨料，與粗骨料相似的是減少水泥和水的用量降低水泥水化熱，減少砼發(fā)生收縮的可能性。（3）添入粉煤灰外加料：一定量的粉煤灰加入到砼中可減少水泥的用量和和水化熱，同時(shí)增加和易性。增加和易性有利于砼的特殊的澆筑方式泵送，但過量的粉灰煤會(huì)降低砼在筑澆后的早期抗拉強(qiáng)度和極限拉伸力。我們應(yīng)該控制粉煤灰的用量來防止砼表面出現(xiàn)裂縫，這在對(duì)抗裂縫有要求的工程用尤為重要。（4）滲入外加劑。水灰比不變時(shí)，在砼中加入減水劑可減少水的用量。木鈣減水劑降低了水的表面張力而使水泥顆粒更易蒸發(fā)。使用減水劑除了能降低用水量外，還能抑制砼裂縫。因?yàn)榕蛎泟﹥r(jià)格高且質(zhì)量不是太高，在選擇時(shí)應(yīng)慎重，先試驗(yàn)其成效。

4.2 改善構(gòu)造設(shè)計(jì)：（1）合理配筋：除砼本身的影響，外部條件也會(huì)影響裂縫的產(chǎn)生。合適的配筋方案可增強(qiáng)砼的對(duì)抗性，有利于在適當(dāng)?shù)牡胤皆黾迂?fù)彎矩街。鋼筋的間距和直徑都較小時(shí)會(huì)增強(qiáng)砼的抵抗貫穿力，而配筋率過小會(huì)造成砼的抗裂性較差。（2）避免應(yīng)力集中。預(yù)埋鐵件的附近要安裝小型鐵絲網(wǎng)，以避免誤差應(yīng)力引起的裂縫，并避免發(fā)生砼開裂。除外，還可通過在砼內(nèi)增加纖維網(wǎng)的方法增強(qiáng)砼的堅(jiān)韌性和延展性。

4.3 澆筑過程中采取的措施：（1）全面分層。在筑澆砼時(shí)，應(yīng)注意底層砼硬化前要被新砼覆蓋?？紤]到鋼筋的疏密性有差異，要用全面澆筑法澆筑第一層砼，再在上層砼凝結(jié)前澆筑好下一層，直至澆筑工作完全結(jié)束。但該方法不適用于大規(guī)模澆筑，主要是操作太麻煩。如果面積過大還要分成兩部分，由中間至兩邊。（2）分段分層砼澆筑。這種澆筑方式用于結(jié)構(gòu)較薄的砼，通常其施工長度和面積都較大，是一種砼供應(yīng)趕不上需求速度時(shí)所使用的澆筑方案。應(yīng)由最低層起把施工面積劃分為幾段，并要確定砼澆筑的制定距離再進(jìn)行下一層的澆筑。把這段長度澆筑好后，趁低層砼沒硬化繼續(xù)分層澆筑下一段。

大體積砼施工技術(shù)在一項(xiàng)技術(shù)中十分重要，砼施工技術(shù)的好壞決定了工程的質(zhì)量。在現(xiàn)實(shí)生活中存在的砼開裂情況是能夠用上述的方式來進(jìn)行預(yù)防﹑避免的。還要采取最適宜的設(shè)計(jì)方案﹑材料﹑技術(shù)，以最大程度的減少砼裂縫的產(chǎn)生。

[1]葉琳昌，沈義.大體積砼施工[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社.1987.

[2] 張高峰.大體積砼施工裂縫的預(yù)防與控制[J].科技致富向?qū)В?012（20）.