大體積混凝土澆筑的裂縫控制分析

蔡宇

【摘要】大型混凝土結(jié)構(gòu)物的裂縫現(xiàn)象是不可避免的，但是需要控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，才能夠保證結(jié)構(gòu)物的安全。因此，關(guān)于大體積混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫的控制有著重要的意義。

【關(guān)鍵詞】混凝土；裂縫；澆筑；施工；

一、大體積混凝土澆筑裂縫產(chǎn)生的成因分析

1.大體積混凝土澆筑裂縫種類

大型混凝土結(jié)構(gòu)的破壞往往是從裂縫開始，然而世界上不存在任何沒有裂縫的混凝土結(jié)構(gòu)，這是由混凝土的特性所決定的?？梢哉f(shuō)，裂縫是大型混凝土結(jié)構(gòu)中必然存在的，但不是所有的裂縫都對(duì)建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生危害的，裂縫主要可以分為微觀裂縫、宏觀裂縫以及溫度裂縫。

微觀裂縫實(shí)際上就是肉眼無(wú)法看見的裂縫，這種裂縫也是我們常說(shuō)的混凝土結(jié)構(gòu)在澆筑過(guò)程中無(wú)法避免的裂縫形式，微觀裂縫一般不會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生危害性，較為常見的微觀裂縫為粘著裂縫、水泥石裂縫。宏觀裂縫，則是指肉眼可見的裂縫，在行業(yè)內(nèi)，對(duì)于宏觀裂縫與微觀裂縫的區(qū)分點(diǎn)一般以裂縫寬度0.05mm，大于標(biāo)準(zhǔn)則是宏觀裂縫，小于標(biāo)準(zhǔn)值則是微觀裂縫?；炷劣辛芽p是絕對(duì)的，無(wú)裂縫是相對(duì)的，對(duì)于混凝土的裂縫控制也就是讓其裂縫寬度在標(biāo)準(zhǔn)值之內(nèi)的狀態(tài)。溫度裂縫，則指的是混凝土結(jié)構(gòu)隨著溫度的變化而產(chǎn)生形變，生存宏觀裂縫。

2.裂縫產(chǎn)生的成因分析

混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的原因十分多，這是由于澆筑過(guò)程中，質(zhì)量會(huì)受到許多因素的影響，主要包括有：施工因素、混凝土本身因素以及環(huán)境因素。

混凝土是一種脆性材料，材料本身就具有強(qiáng)度低、伸縮性小的特點(diǎn)，大型混凝土結(jié)構(gòu)的斷面尺寸一般比較大，由于澆筑過(guò)程中使得水泥水化產(chǎn)生了大量的熱量，使得內(nèi)部溫度急劇升高，使得本身的徐變?cè)龃?，但溫度降低后，徐變變小，?huì)生成一定的內(nèi)部拉力。在澆筑硬化的過(guò)程中，由于混凝土的耐久性能的下降，硬化前后以及過(guò)程中，混凝土結(jié)構(gòu)的體積一直成動(dòng)態(tài)變化。在體積的變化以及內(nèi)部應(yīng)力的作用下，都極有可能讓混凝土內(nèi)部產(chǎn)生收縮，形成形變，導(dǎo)致開裂。

大型混凝土結(jié)構(gòu)的澆筑施工也極易使得結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生裂縫，在施工過(guò)程中的違章施工，例如為了提升混凝土的流動(dòng)性便于夏季澆筑，認(rèn)為加水，使得混凝土強(qiáng)度降低，繼而形成了干縮裂縫或者凝縮裂縫?；炷敛鹉＿^(guò)早、振搗方式不正確、養(yǎng)護(hù)不當(dāng)?shù)榷紩?huì)造成裂縫現(xiàn)象。

大型混凝土結(jié)構(gòu)項(xiàng)目施工往往存在施工周期長(zhǎng)的特點(diǎn)，在施工過(guò)程中，普遍會(huì)出現(xiàn)跨季節(jié)的現(xiàn)象。在氣候與環(huán)境的變化過(guò)程中，不同環(huán)境會(huì)對(duì)澆筑完成后的混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同的溫度荷載，在沒有其實(shí)調(diào)節(jié)好混凝土結(jié)構(gòu)物與環(huán)境溫度之間的溫控措施，則混凝土結(jié)構(gòu)物極易容易由于內(nèi)外溫差過(guò)大產(chǎn)生溫度應(yīng)力，產(chǎn)生形變，生成裂縫。

二、大體積混領(lǐng)土澆筑裂縫控制措施

1、 混凝土材料的合理選擇

在材料方面控制大體積混凝土的開裂，主要從減小混凝土的收縮，降低水化熱，增強(qiáng)混凝土抗拉強(qiáng)度等方面入手。材料的選擇其實(shí)是從根本上來(lái)控制和防止混凝土結(jié)構(gòu)物的相對(duì)裂縫程度，是大型混凝土結(jié)構(gòu)防裂縫的最初的也是最重要的一步?；炷敛牧系倪x擇主要包含以下幾個(gè)方面：

第一，水泥和水的選擇，水泥選擇的首要標(biāo)準(zhǔn)在于水泥水化過(guò)程產(chǎn)生熱的性能，大體積混凝土結(jié)構(gòu)在選用水泥品種時(shí)，應(yīng)綜合考慮水化熱、強(qiáng)度、坍落度等因素。并且盡量降低水泥用量，主要原因是大型混凝土結(jié)構(gòu)物選用的往往是強(qiáng)度高的水泥，在保持混凝土強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，只能通過(guò)降低水泥用量才能降低水化熱。

第二，對(duì)于混凝土骨料的選擇，選擇骨料時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用熱膨脹系數(shù)小、含泥量低的骨料，并強(qiáng)調(diào)骨料的連續(xù)級(jí)配。

第三，對(duì)于混凝土的礦物摻合料、外加劑以及配合比的選擇，也應(yīng)該根據(jù)結(jié)構(gòu)物本身的設(shè)計(jì)情況來(lái)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)。常見的礦物摻和料為粉煤灰、礦渣、硅灰、沸石粉等，外加劑為減水劑、緩凝劑、膨脹劑等，礦物摻和料以及外加劑的加入均是為了一定程度的防止混凝土自身產(chǎn)生形變，從而產(chǎn)生裂縫。

2、 施工技術(shù)控制

除開混凝土本身對(duì)于裂縫產(chǎn)生的影響，施工因素是混凝土澆筑產(chǎn)生裂縫中主要的因素。對(duì)于混凝土澆筑的施工過(guò)程對(duì)裂縫產(chǎn)生的控制需要從施工前、施工過(guò)程、施工后期三個(gè)時(shí)間段來(lái)進(jìn)行控制。

在施工前，施工方應(yīng)根據(jù)大型混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)合理的選擇混凝土原材料，并確定外加劑以及混合比的設(shè)計(jì)。混凝土的配合比對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)工程起著關(guān)鍵的作用，在原材料質(zhì)量較好、配合比科學(xué)合理的條件下，還應(yīng)該積極參考一些統(tǒng)計(jì)資料，保證混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度達(dá)到結(jié)構(gòu)物的荷載需求。另外，還要充分考慮到混凝土的應(yīng)有耐久性，混凝土配合比的確定，應(yīng)保證結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)所規(guī)定的強(qiáng)度等級(jí)和施工和易性及坍落度的要求，并應(yīng)符合合理使用材料，節(jié)約水泥的原則，同時(shí)又要達(dá)到施工的易振搗要求。

在施工過(guò)程中，對(duì)混凝土的裂縫控制主要有賴于施工技術(shù)，大體積混凝土結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程主要包含有振搗過(guò)程和澆筑過(guò)程。對(duì)于大體積混凝土澆筑，除了一般的施工工藝外，應(yīng)采取一些技術(shù)措施，減少混凝土的收縮，提高極限拉伸，這對(duì)防止裂縫的產(chǎn)生有很大作用。一般來(lái)說(shuō)，在混凝土澆筑成型和靜置過(guò)程中，自由水會(huì)使得其表面形成水膜層，以至于混凝土硬化后削弱了硬化水泥沙漿與石子之間的粘結(jié)，造成一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，極其容易在外界惡劣環(huán)境下產(chǎn)生變形，導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。為了避免這種問題的產(chǎn)生，可采用二次投料的砂漿裹石或凈漿裹石攪拌新工藝。這樣可以有效地防止水分向石子與水泥砂漿界面的集中，使硬化后的界面過(guò)渡層的結(jié)構(gòu)致密，粘結(jié)加強(qiáng)，從而使混凝土強(qiáng)度提高10%左右。在實(shí)施混凝土結(jié)構(gòu)的二次振搗過(guò)程時(shí)，要注意恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間，也就是在振動(dòng)界限的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行振搗，同時(shí)還需要考慮到技術(shù)上的科學(xué)合理，盡量的滿足分層澆筑的安排。

溫度控制也是混凝土澆筑過(guò)程中需要重視的因素，其控制的主要溫度在于混凝土的出機(jī)溫度以及澆筑溫度。在混凝土的混合材料中，石子比熱是最小的，水的比熱最大，因而對(duì)混凝土出機(jī)溫度影響最大的為石子與水，砂與水泥次之，而由于石子在混凝土所占有的重量大，因而出機(jī)溫度的控制主要通過(guò)降低混合物中石子的溫度來(lái)實(shí)施，主要方法是為石子堆場(chǎng)搭設(shè)遮陽(yáng)裝置，或使用前用冷水進(jìn)行沖洗?；炷恋臐沧囟葎t是指混凝土從攪拌機(jī)中運(yùn)出后到澆筑完成過(guò)程中的溫度，在這一過(guò)程，混凝土?xí)?jīng)過(guò)運(yùn)輸、泵送、澆筑以及振搗一系列的施工，因此，其降低溫度的方式較多，例如加冰攪拌、縮短混凝土運(yùn)輸時(shí)間、泵管覆蓋等方式，盡量降低混凝土在這一過(guò)程從外界吸收熱量。

澆筑施工后期，需要重視對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的保護(hù)工作，主要包括混凝土澆筑后早起的保水養(yǎng)護(hù)和保溫養(yǎng)護(hù)，以及根據(jù)氣候環(huán)境的改變對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行防風(fēng)和回填。混凝土澆筑完畢后，早期保水養(yǎng)護(hù)不足或者保溫養(yǎng)護(hù)不足對(duì)所有混凝土的強(qiáng)度發(fā)展和耐久性都有不利的影響。保水養(yǎng)護(hù)的方式通常采用有淋水，鋪設(shè)濕砂層、濕麻袋或草袋等。保溫養(yǎng)護(hù)時(shí)可采用濕砂、鋸末、草袋或草墊、塑料薄膜之類的保溫材料覆蓋在結(jié)構(gòu)物表面或覆掛在結(jié)構(gòu)物四周模板外進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以減緩表層混凝土降溫速度。

三、總結(jié)

混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生有害裂縫，給混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、整體性、抗震性及耐久性造成嚴(yán)重隱

患。所以大體積混凝土施工中的突出任務(wù)是控制混凝土溫度變形裂縫，提高混凝土的抗?jié)B、抗裂、抗侵蝕能力，從而提高建筑結(jié)構(gòu)的耐久年限。

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