議大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因與控制措施

張宏方

安陽投資集團(tuán)有限公司（455000）

議大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因與控制措施

張宏方

安陽投資集團(tuán)有限公司（455000）

結(jié)合作者多年的工作經(jīng)驗(yàn),簡(jiǎn)要分析了大體積混凝土的特點(diǎn)及在實(shí)際應(yīng)用中裂縫的成因與控制措施,供同行借鑒。

大體積混凝土；裂縫；水化熱

混凝土的裂縫是建筑工程中較普遍存在的問題，大體積混凝土裂縫的成因與控制措施除了與非大體積混凝土有共同點(diǎn)外，尚有其自身的特點(diǎn)。下面就大體積混凝土裂縫的成因與控制結(jié)合筆者多年的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)談些看法，供同行借鑒。

1 大體積混凝土的定義

在《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（JGJ 55）中，將大體積混凝土定義為:“體積較大的、可能由膠凝材料水化熱引起的溫度應(yīng)力導(dǎo)致有害裂縫的結(jié)構(gòu)混凝土”。此定義包含兩方面的含義:即其一混凝土體積較大；其二可能由膠凝材料水化熱引起的溫度應(yīng)力導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生。若對(duì)大體積混凝土的定義不理解,在實(shí)際工程施工中常常會(huì)出現(xiàn)一些問題，如有些工程雖然體積較大,但仍不屬于大體積混凝土，若僅以體積（或截面尺寸）簡(jiǎn)單判斷是不是大體積混凝土,要求施工按大體積混凝土標(biāo)準(zhǔn)施工，勢(shì)必造成不必要的浪費(fèi)，而有些工程的體積不大，但水化熱較大，施工單位沒有按大體積混凝土的施工要求去控制,因而會(huì)造成結(jié)構(gòu)有害裂縫的產(chǎn)生，給工程質(zhì)量帶來不利影響,裂縫的處理又產(chǎn)生額外的費(fèi)用。

2 裂縫的成因

裂縫產(chǎn)生的形式和種類很多，要根本解決混凝土裂縫問題，還是需要從混凝土裂縫的形成原因入手，正確判斷和分析混凝土裂縫的成因是有效控制和減少混凝土裂縫產(chǎn)生的最有效的途徑。

2.1 設(shè)計(jì)原因

1）設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中的斷面突變而產(chǎn)生的應(yīng)力集中所產(chǎn)生的構(gòu)件裂縫。

2）設(shè)計(jì)中對(duì)構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力不當(dāng)，造成構(gòu)件的裂縫(偏心、應(yīng)力過大等)。

3）設(shè)計(jì)中構(gòu)造鋼筋配置過少或過粗等引起構(gòu)件裂縫(如墻板、樓板)。

4）設(shè)計(jì)中未充分考慮混凝土構(gòu)件的收縮變形。

5）設(shè)計(jì)中采用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)過高，造成總膠凝材料用量過大，對(duì)收縮不利；且內(nèi)部水化熱大，混凝土內(nèi)外溫差大，容易開裂。

2.2 材料原因

1）粗細(xì)集料含泥量過大,造成混凝土收縮增大。集料顆粒級(jí)配不良或采取不恰當(dāng)?shù)拈g斷級(jí)配，容易造成混凝土收縮的增大，誘導(dǎo)裂縫的產(chǎn)生。

2）骨料粒徑越細(xì)、針片狀顆粒含量越大，混凝土單方膠凝材料用量、用水量增多，收縮量增大。

3）混凝土外加劑、摻合料品種選擇不當(dāng)或摻量不當(dāng)，嚴(yán)重增加混凝土收縮。大體積混凝土宜摻用磨細(xì)高爐礦渣粉、粉煤灰等礦物摻合料和緩凝型減水劑，以充分降低水化熱。

4）水泥品種原因。礦渣硅酸鹽水泥收縮比普通硅酸鹽水泥收縮大、粉煤灰及礬土水泥收縮值較小，快硬水泥收縮大。但普通水泥水化熱較高，采用普通水泥時(shí)，應(yīng)摻加礦物摻合料降低水化熱。

5）水泥強(qiáng)度等級(jí)及混凝土強(qiáng)度等級(jí)原因。水泥強(qiáng)度等級(jí)越高、細(xì)度越細(xì)、早期強(qiáng)度越高對(duì)混凝土開裂影響越大?；炷猎O(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)越高，混凝土脆性越大、越易開裂。

2.3 混凝土配合比設(shè)計(jì)原因

1）混凝土配合比設(shè)計(jì)中水泥強(qiáng)度等級(jí)或品種選用不當(dāng)。

2）混凝土配合比水膠比過大。

3）混凝土配合比單方膠凝材料用量越大、用水量越高，表現(xiàn)為水泥漿體積越大、坍落度越大、收縮越大。同時(shí)混凝土內(nèi)部水化熱大，內(nèi)外溫差大。

4）混凝土配合比設(shè)計(jì)中砂率、水膠比選擇不當(dāng)造成混凝土和易性偏差，導(dǎo)致混凝土離析、泌水、保水性不良，增加收縮值。

5）配合比設(shè)計(jì)中混凝土膨脹劑摻量選擇不當(dāng)。2.4施工及現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)原因

1）現(xiàn)場(chǎng)澆搗混凝土?xí)r，振搗或插入不當(dāng)，漏振、過振或振搗棒抽撤過快，均會(huì)影響混凝土的密實(shí)性和均勻性，誘導(dǎo)裂縫的產(chǎn)生。

2）高空澆筑混凝土，風(fēng)速過大、烈日暴曬，混凝土收縮值大。

3）對(duì)大體積混凝土工程，缺少兩次抹面或抹面時(shí)機(jī)控制不當(dāng)，易產(chǎn)生表面收縮裂縫。

4）大體積混凝土澆筑，對(duì)水化熱計(jì)算不準(zhǔn)確，現(xiàn)場(chǎng)混凝土降溫及保溫措施不到位，引起混凝土內(nèi)部溫度過高或內(nèi)外溫差過大或混凝土表面與環(huán)境溫差過大，使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫。

5）現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)措施不到位，混凝土早期脫水，引起收縮裂縫。

6）現(xiàn)場(chǎng)模板拆除不當(dāng)，引起拆模裂縫或拆模過早。

7）現(xiàn)場(chǎng)預(yù)應(yīng)力張拉不當(dāng)(超張、偏心)，引起混凝土張拉裂縫。

2.5 使用原因(外界因素)

1）建筑物或構(gòu)筑物基礎(chǔ)不均勻沉降，產(chǎn)生沉降裂縫。

2）過早使用荷載或使用荷載超負(fù)。

3）野蠻裝修，隨意拆除承重墻或鑿洞等，引起裂縫。

4）周圍環(huán)境影響，酸、堿、鹽等對(duì)建筑物或構(gòu)筑物的侵蝕，引起裂縫。

5）意外事件，火災(zāi)、輕度地震等引起建筑物或構(gòu)筑物產(chǎn)生裂縫。

3 裂縫的控制措施

3.1 設(shè)計(jì)方面

1）設(shè)計(jì)中的“抗”與“放”:在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)處理好構(gòu)件中“抗”與“放”的關(guān)系。所謂“抗”就是處于約束狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)，沒有足夠的變形余地時(shí)，為防止裂縫所采取的有力措施，而“放”就是結(jié)構(gòu)完全處于自由變形無約束狀態(tài)下，有足夠變形余地時(shí)所采取的措施。設(shè)計(jì)人員應(yīng)靈活地運(yùn)用“抗與放”結(jié)合、或以“抗”為主、或以“放”為主的設(shè)計(jì)原則，來選擇結(jié)構(gòu)方案和使用的材料。

2）設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免結(jié)構(gòu)斷面突變帶來的應(yīng)力集中。如因結(jié)構(gòu)或造型方面原因等而不得以時(shí)，應(yīng)充分考慮采用加強(qiáng)措施。

3）積極采用補(bǔ)償收縮混凝土技術(shù):在常見的混凝土裂縫中，有相當(dāng)部分都是由于混凝土收縮而造成的。要解決由于收縮而產(chǎn)生的裂縫，可按照《補(bǔ)償收縮混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 178）在混凝土中摻用膨脹劑來補(bǔ)償混凝土的收縮，實(shí)踐證明，效果是很好的。

4）重視對(duì)構(gòu)造鋼筋的認(rèn)識(shí):在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)重視對(duì)于構(gòu)造鋼筋的配置，特別是對(duì)于樓面、墻板等薄壁構(gòu)件更應(yīng)注意構(gòu)造鋼筋的直徑和數(shù)量的選擇。

5）對(duì)于大體積混凝土，建議在設(shè)計(jì)中盡可能考慮采用60 d、90 d或更長(zhǎng)齡期的混凝土強(qiáng)度值作為設(shè)計(jì)值,以減少混凝土單方混凝土膠凝材料用量，并積極采用各類行之有效的混凝土摻合料。

3.2 材料選擇和混凝土配合比設(shè)計(jì)方面

1）根據(jù)結(jié)構(gòu)的要求選擇合適的混凝土強(qiáng)度等級(jí)及水泥品種、等級(jí)，盡量避免采用早期強(qiáng)度較高、水化熱較高的水泥。

2）選用級(jí)配優(yōu)良的砂、石原材料，含泥量或石粉含量、泥塊含量應(yīng)符合規(guī)范要求。

3）積極采用摻合料和混凝土外加劑雙摻技術(shù)。摻合料和外加劑目前已成為混凝土不可缺少的組成成分，可以明顯地起到降低膠凝材料用量、降低水化熱、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。

4）正確掌握好混凝土補(bǔ)償收縮技術(shù)的運(yùn)用方法。對(duì)膨脹劑應(yīng)充發(fā)考慮到不同品種所適用的不同場(chǎng)合及不同摻量所起到的不同膨脹效果。應(yīng)通過大量的試驗(yàn)確定膨脹劑的最佳摻量。

5）配合比設(shè)計(jì)人員應(yīng)深入施工現(xiàn)場(chǎng)，依據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的澆搗工藝、操作水平、構(gòu)件截面等情況，合理選擇好混凝土的設(shè)計(jì)坍落度，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的砂、石原材料質(zhì)量情況及時(shí)調(diào)整施工配合比，協(xié)助現(xiàn)場(chǎng)搞好施工方案，做好構(gòu)件的養(yǎng)護(hù)工作。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)施工操作方面

1）澆搗工作:澆搗時(shí)，振搗棒要快插慢拔，根據(jù)不同的混凝土坍落度正確掌握振搗時(shí)間，避免過振或漏振，應(yīng)提倡采用二次振搗、二次抹面技術(shù)，以排除泌水及混凝土內(nèi)部的水分和氣泡。

2）混凝土養(yǎng)護(hù):在混凝土裂縫的防治工作中，對(duì)新澆混凝土的早期養(yǎng)護(hù)工作尤為重要，以保證混凝土在早期盡可能少產(chǎn)生收縮。主要是控制好構(gòu)件的濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)，對(duì)于大體積混凝土，有條件時(shí)宜采用蓄水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)不少于14 d。

3）混凝土的降溫和保溫工作:對(duì)于厚大體積混凝土，施工時(shí)應(yīng)充分考慮水泥水化熱問題。采取必要的降溫措施(埋設(shè)散熱孔、通水排熱等)，避免水化熱高峰的集中出現(xiàn)，降低峰值。澆搗成型后，應(yīng)采取必要的蓄水保溫措施，表面覆蓋薄膜、濕麻袋等進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以防止由于混凝土內(nèi)外溫差過大而引起的溫度裂縫。

4）避免在雨中或大風(fēng)中澆灌混凝土。

5）對(duì)于地下結(jié)構(gòu)混凝土，盡早回填土，對(duì)減少裂縫有利。

6）夏季應(yīng)注意混凝土的澆搗溫度，采用低溫入模、低溫養(yǎng)護(hù)，必要時(shí)經(jīng)試驗(yàn)可采用冰塊，以降低混凝土原材料的溫度。

4 結(jié)語

綜上所述，對(duì)于大體積混凝土裂縫的成因與控制是一個(gè)綜合性的問題。混凝土裂縫受設(shè)計(jì)、原材料、配合比、施工、環(huán)境及各方重視不夠、監(jiān)管不嚴(yán)等因素的影響，欲減少或避免裂縫的產(chǎn)生，需要經(jīng)過混凝土供應(yīng)商、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工及監(jiān)管等多方面的配合，尤其是現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員的配合，現(xiàn)場(chǎng)的施工操作必須規(guī)范化。

[1]GB 50496,大體積混凝土施工規(guī)范[S].

[2]JGJ 55,普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程[S].

[3]JGJ/T 178,補(bǔ)償收縮混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S].