試論大體積混凝土施工裂縫控制措施

【摘要】大體積砼具有形體龐大、混凝土數(shù)量多、工程條件復(fù)雜、施工技術(shù)和質(zhì)量要求高、混凝土絕熱溫升高和收縮的特性。為控制大體積混凝土裂縫，提高施工質(zhì)量，應(yīng)從大體積砼的特性出發(fā)，控制溫升、減慢降溫速率、減少混凝土收縮、改善約束條件，科學(xué)配置，減少裂縫現(xiàn)象的發(fā)生，從而達到預(yù)期的施工目標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】大體積混凝土；裂縫；控制

伴隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國工程建設(shè)進入新的發(fā)展階段。在國家節(jié)能減排的號召下，大體積混凝土的施工日益增多。而大體積混凝土的施工涉及設(shè)計、材料、機械、施工環(huán)境等多個因素，難度較大，為減少裂縫現(xiàn)象的發(fā)生，我們應(yīng)結(jié)合實際情況、統(tǒng)籌全局、科學(xué)試配、合理選擇混凝土澆灌時機，嚴(yán)格按照施工規(guī)范進行施工，實現(xiàn)預(yù)期的施工目標(biāo)。

1、大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

1.1內(nèi)部和表面溫差

在混凝土凝結(jié)硬化的過程中，因為水泥水化作用，會出現(xiàn)升溫現(xiàn)象，而混凝土的導(dǎo)熱性能較差，外部的水化熱量快速散失，而結(jié)構(gòu)內(nèi)部的水化熱不易散失，各部位產(chǎn)生溫度差。在混凝土內(nèi)部和外部產(chǎn)生較大的溫差時，會產(chǎn)生溫度變形。溫度應(yīng)力和溫差呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，溫度應(yīng)力伴隨著溫差的增大而增大，當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土內(nèi)外的結(jié)構(gòu)約束力時，裂縫現(xiàn)象發(fā)生。因為大體積混凝土形體龐大需要的水泥量巨大，尺寸愈大，溫度應(yīng)力越大，導(dǎo)致大體積混凝土常常發(fā)生裂縫。

1.2抗拉能力低

混凝土作為一種脆性材料，抗壓能力較強，而抗拉能力較差?？估瓘姸葍H為抗壓強度的1/10左右；極限拉伸也很小，通常不足1×10-4。因為大體積混凝土易產(chǎn)生溫度變形，如果大體積混凝土在溫度變形時受約束產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過抗拉強度時就會產(chǎn)生裂縫。雖然在設(shè)計時要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力和出現(xiàn)在極限拉伸程度下的拉應(yīng)力，但是在具體的施工設(shè)計時，由于溫度變化而產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，而把溫度變化產(chǎn)生的拉應(yīng)力控制在極限拉伸下又是極為困難的，因而大體積混凝土常常發(fā)生裂縫。

1.3約束影響

體積變化受約束會產(chǎn)生拉應(yīng)力。約束分為外約束和內(nèi)約束。外約束是指基礎(chǔ)或其他外界因素對結(jié)構(gòu)物的約束；內(nèi)約束是因為表面體積收縮，受內(nèi)部約束。外約束和內(nèi)約束都會產(chǎn)生拉應(yīng)力。而產(chǎn)生的原因均來自水泥水化產(chǎn)生的熱量，在表面易于散失而在內(nèi)部不易散失。內(nèi)約束在受到氣溫驟降會產(chǎn)生溫度變形而產(chǎn)生拉應(yīng)力，由此產(chǎn)生的裂縫主要是表面裂縫。

2、大體積混凝土裂縫的控制

2.1大體積混凝土的原材料選擇和質(zhì)量要求

大體積混凝土的原材料料選擇主要包括水泥、粗細(xì)骨料、混合料和外加劑。水泥作為混凝土的主要材料，應(yīng)選用水化熱較低的水泥來盡量降低單位水泥用量，因為裂縫產(chǎn)生的主要原因在于水泥水化產(chǎn)生的熱量，在內(nèi)部和外部產(chǎn)生溫度應(yīng)力而發(fā)生裂縫；粗細(xì)骨料的選擇應(yīng)符合JGJ52-2006《普通混凝土用砂石質(zhì)量及檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)》，骨料的選用應(yīng)級配合理、粒形良好、質(zhì)地均勻堅固，巖石的抗壓強度與混凝土的等級之比不應(yīng)小于1.5，同時降低溫凝土的干縮；混合料和外加劑作為重要的輔助材料，在混凝土中如加入水泥重量0.25%木質(zhì)素磺酸鈣就能減少10%的拌合用水，從而降低水化熱，并延緩水化熱的釋放速度，減緩水化熱峰值的出現(xiàn)；在混凝土中摻入適量的煤粉灰可以代替部分水泥，減少混凝土的用水量，即減少了水化熱，減少泌水和離析現(xiàn)象的發(fā)生。在混凝土中摻入混合料的主要目的在于減少水泥或者用水，減少水化熱延緩水化熱的釋放速度。而在混凝土中摻入外加劑，能夠增加混凝土的結(jié)構(gòu)密實性，補償混凝土的干縮冷縮提高防滲能力，如加入UEA膨脹劑。

優(yōu)化混凝土配合比，根據(jù)選用的原料，確定混凝土配合比。根據(jù)施工要求確定混凝土配置強度和施工坍落度；確定單位用水量，選擇水灰比；確定混凝土砂率，計算單位混凝土粗、細(xì)集料用量；在高性價比的原則下，確定混合料和摻加劑的類型和用量；對理論基準(zhǔn)配合比設(shè)計的結(jié)果進行試拌調(diào)整并確定試驗室配合比。

掌握大體積混凝土的溫度變化規(guī)律，對溫度變化及時進行觀測，在底板混凝土的上、中、下進行布點觀測，及時了解溫差對于混凝土質(zhì)量的影響，便于采取相應(yīng)的技術(shù)措施，防止混凝土開裂現(xiàn)象的發(fā)生。施工中嚴(yán)格執(zhí)行《混凝土工程施工及驗收規(guī)范》，滿足表面和內(nèi)部溫差“不宜超過25℃”的要求。

2.2大體積混凝土的施工工藝

對大體積混凝土，采取分層分塊澆筑方式施工，在第一層混凝土還未初凝前，澆筑上一層，振動棒應(yīng)插入下一層50mm-100mm以消除裂縫，同時施工中要嚴(yán)格控制震動時間，防止石子下沉引起的混凝土結(jié)構(gòu)不均勻；施工中注意分散混凝土的放熱峰值。在混凝土初凝時粗抹面一次，在混凝土終凝前，進行第二次抹光，盡量消除混凝土表面的龜裂裂紋，防止建成后出現(xiàn)氣溫驟降而發(fā)生的開裂；施工現(xiàn)場應(yīng)注意遮蔽，防止烈日暴曬混凝土表面；控制澆筑溫度，使新拌混凝土的溫度盡量控制在6℃以下，為達到溫度要求，可采取水中加碎冰的方式；另處施工現(xiàn)場還應(yīng)預(yù)埋冷卻水管，用循環(huán)水進行人工導(dǎo)熱，降低混凝土的內(nèi)部溫度，以減少水化熱的釋放。

混凝土養(yǎng)護的目的是在適宜的溫度和濕度環(huán)境下使混凝土凝結(jié)硬化，逐漸達到設(shè)計要求的強度。通常情況下可采用自然養(yǎng)護，但注意要用可行的材料覆蓋混凝土表面并適當(dāng)澆水，使混凝土在規(guī)定的時間內(nèi)保持足夠的濕潤狀態(tài)。在條件允許的情況下，可輔助以噴膜養(yǎng)護和蒸汽養(yǎng)護等多種方式，控制內(nèi)外溫差防止早期和中期裂縫。

結(jié)語：

伴隨我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，工程建設(shè)發(fā)展進入新的時代。在我國節(jié)能減排的號召下，大體積混凝土的發(fā)展日益增多，但由于本身絕熱溫升高和收縮的特性導(dǎo)致裂縫現(xiàn)象頻繁，我們應(yīng)該通過在符合質(zhì)量要求的前提下選擇合適的材料，提高大型混凝土的施工工藝，減少混凝土裂縫現(xiàn)象的發(fā)生達到預(yù)期的工程目標(biāo)。

參考文獻：

[1]呂斌.大型機械化襯砌渠道混凝土早期裂縫的預(yù)防與控制[J].水利水電技術(shù)，2014，45（6）：63-64.DOI：

[2]于挺峰.淺談大型混凝土裂縫與控制措施分析[J].城市建設(shè)理論研究，2011，（31）.

[3]廖宏志.大型重力式沉箱碼頭胸墻混凝土裂縫的認(rèn)識與防治[J].城市建設(shè)理論研究，2012，（13）.

作者簡介：

廖榮（1964-），女，副教授。