大體積混凝土裂縫控制技術(shù)研究

王延輝

摘要：混凝土結(jié)構(gòu)施工過程中裂縫控制屬于施工質(zhì)量控制中的重要環(huán)節(jié)，對于整個(gè)工程施工質(zhì)量具有較大影響，其中大體積混凝土裂縫屬于施工期間常見問題之一。大體積混凝土一旦發(fā)生裂縫，將會(huì)影響混凝土結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性及可靠性，為此，必須對此問題加以研究控制。本文從大體積混凝土裂縫表現(xiàn)入手，對其出現(xiàn)的原因進(jìn)行了深入分析，最后提出控制策略，為土木工程中的混凝土施工及管理提供參考意見。

關(guān)鍵詞：土木工程；大體積混凝土；裂縫控制

中圖分類號：TU755.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2095-3178（2018）19-0357-01

引言

引起大體積混凝土裂縫的主要原因是溫度變化[1]，溫度變化

產(chǎn)生的變形在混凝土內(nèi)部和外部約束影響下，混凝土中存在較大的應(yīng)力（特別是拉應(yīng)力），導(dǎo)致混凝土開裂[2]。大體積混凝土溫度裂縫問題十分復(fù)雜，涉及工程結(jié)構(gòu)的多方面，同時(shí)也是大體積混凝土施工過程中工程師關(guān)心的問題。因此，防止和減少裂縫的出現(xiàn)，并掌握大體積混凝土溫度場的變化和溫度應(yīng)力的變化規(guī)律，進(jìn)而從溫度控制和應(yīng)變控制等方面提出裂縫控制方案，對保證大體積混凝土施工質(zhì)量和提高結(jié)構(gòu)耐久性具有十分重要的指導(dǎo)意義。

1大體積混凝土結(jié)構(gòu)基本介紹

1.1大體積混凝土結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)

相較于常規(guī)混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土澆筑量大、鋼筋用量多、構(gòu)件截面尺寸和體形大、工程條件復(fù)雜、施工難度系數(shù)大、施工技術(shù)要求高是大體積混凝土結(jié)構(gòu)幾個(gè)突出的基本特點(diǎn)。另外，大體積混凝土結(jié)構(gòu)在實(shí)際施工過程中，由于水泥水化熱所產(chǎn)生的熱量、混凝土收縮、外界條件等原因給混凝土結(jié)構(gòu)所帶來的溫度和收縮應(yīng)力等影響明顯大于普通混凝土結(jié)構(gòu)。

1.2大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫幾種常見類型

裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)施工過程中易出現(xiàn)的普遍性問題，盡管實(shí)際

施工中對于混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是以承載能力極限狀態(tài)為基礎(chǔ)的，但裂縫卻是多數(shù)工程正常使用標(biāo)準(zhǔn)的主要控制因素。因此，要想有效減少和避免裂縫的產(chǎn)生，了解大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的類型是必要前提。根據(jù)現(xiàn)代混凝土試驗(yàn)研究和施工實(shí)際經(jīng)驗(yàn)案例總結(jié)，大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫主要包括以下幾種：①寬度不小于0.05mm、肉眼可見的表面裂縫、貫穿裂縫和深層裂縫。表面裂縫是指在構(gòu)件表面所產(chǎn)生的裂縫，多由內(nèi)外溫差所致，一般發(fā)生在大體積混凝土結(jié)構(gòu)澆筑初期；貫穿裂縫是切斷結(jié)構(gòu)斷面、貫穿于整個(gè)構(gòu)件截面的裂縫，對大體積混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性、穩(wěn)定性和防水性等性能具有嚴(yán)重負(fù)面影響，由體積變形、溫差和邊界條件約束等因素引起；基礎(chǔ)約束范圍內(nèi)的混凝土大面積處于拉應(yīng)力狀態(tài)下時(shí)容易發(fā)生深層裂縫。②寬度小于0.05mm、不可見的骨料裂縫、粘著裂縫和水泥石裂縫。存在于骨料本身的裂縫為骨料裂縫；存在于骨料周圍和水泥石粘面上的裂縫為粘著裂縫；存在于骨料間水泥漿中的裂縫為水泥石裂縫。前者主要受外部因素影響較大，而后者則受材料本身影響較大。

2大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因

一是大體積混凝土體積大、數(shù)量多，內(nèi)部產(chǎn)生的大量水化熱不

易散發(fā)，而表面散熱較快，形成了較大的內(nèi)外溫差。溫差大于25℃時(shí)，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫。二是大體積混凝土配合比設(shè)計(jì)不合理。水泥用量大，水灰比過大或過小，砂率過大；沒有添加摻合料和外加劑；水泥和外加劑的品種選用不符合要求（不得選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥）；其他材料的質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)要求（砂子含泥量超標(biāo)、石子級配不合格）等都是大體積混凝土形成裂縫的原因。三是施工過程中沒有采取合理的施工工藝，混凝土的澆筑、振搗、養(yǎng)護(hù)等不符合要求。如振搗不均勻、漏振、沒有采取二次振搗；一次澆筑過厚，澆筑時(shí)沒有采取有效的降溫措施；澆筑完成后的測溫管理不到位等也是混凝土形成裂縫的主要原因。

3大體積混凝土裂縫的控制策略

3.1優(yōu)化混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由前面介紹可知，大體積混凝土具有構(gòu)件尺寸大、鋼筋用量多的特點(diǎn)，且不同工程項(xiàng)目施工難度、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、技術(shù)要求不同。而實(shí)際案例表明，對大體積混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)、合理設(shè)計(jì)，是減少裂縫出現(xiàn)的一個(gè)基本保障。優(yōu)化大體積混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具體可以從兩方面入手：①對鋼筋進(jìn)行合理配置?？紤]造成裂縫的各種因素進(jìn)行補(bǔ)償配筋，按照密配筋、小直徑的原則增加配置構(gòu)造鋼筋，使構(gòu)造鋼筋具備溫度筋的作用，從而進(jìn)一步提高大體積混凝土的抗裂性能。②采用永久性伸縮縫設(shè)計(jì)方法。該種設(shè)計(jì)方法在實(shí)際應(yīng)用中能夠有效減弱約束應(yīng)力。按照國家相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范要求，對大體積混凝土的結(jié)構(gòu)框架、剪力墻結(jié)構(gòu)、伸縮縫等進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，降低由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理所引發(fā)的大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫可能性。同時(shí)，

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上還應(yīng)融入一些有效的裂縫預(yù)防措施，進(jìn)一步減少大體積混凝土裂縫的出現(xiàn)。

3.2選用水化熱較低的水泥

若大體積混凝土厚度較大，需要盡量采用低標(biāo)號水泥，其原因

在于低標(biāo)號水泥的水化熱會(huì)低于高標(biāo)號水泥，水化期間散發(fā)的熱量會(huì)相對較小。此外，條件允許情況下，可考慮采用摻入火山灰、粉煤灰等材質(zhì)的水泥，其原因在于摻外加劑的水泥的水化熱會(huì)比普通硅酸鹽水泥低40%左右[4]。

3.3控制混凝土溫度變化

為有效控制混凝土自身的溫度變化情況，可摻加緩凝型外加劑，

由外加劑來減緩水化反應(yīng)時(shí)間，使水泥水化初期階段的速度維持在最低水平，減少水化熱峰值的持續(xù)時(shí)間，最終達(dá)到降低升溫反應(yīng)的效果。另外，養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)中可采用換熱水管的辦法對溫度進(jìn)行控制，具體操作為，采用單回路、雙回路等方式強(qiáng)化混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度的散發(fā)效果，以保證整個(gè)散熱過程的均衡性。

3.4加入膨脹劑

大體積混凝土澆筑施工期間，加入膨脹劑能夠?qū)α芽p加以控制，

其主要原因?yàn)?，加入膨脹劑能夠促使混凝土硬化進(jìn)程中具有膨脹作用，控制水泥使用量，進(jìn)而在一定程度上降低水泥水化熱。另外，膨脹劑能夠有效地減弱大體積混凝土熱脹冷縮量及化學(xué)收縮作用?；诖?，土木工程建設(shè)中的大體積混凝土澆筑施工過程中應(yīng)適當(dāng)加入膨脹劑，另外要加強(qiáng)操作人員對于提高建筑工程質(zhì)量的意識，加大對專業(yè)技術(shù)能力的培訓(xùn)，提高施工人員的操作能力，進(jìn)而提高建筑項(xiàng)目的質(zhì)量。在施工過程中一定要建立完善的管理制度，對于影響項(xiàng)目建筑質(zhì)量的各種因素制定相應(yīng)的防范計(jì)劃，對項(xiàng)目進(jìn)度和質(zhì)量進(jìn)行實(shí)施監(jiān)督，防止意外情況的發(fā)生。

結(jié)束語

混凝土裂縫是建筑工程施工中普遍存在的質(zhì)量問題，不僅會(huì)降

低混凝土的承載能力和抗?jié)B功能，還會(huì)引起混凝土中鋼筋的銹蝕和混凝土的碳化，降低混凝土的耐久性，影響建筑物的使用功能。所以，施工技術(shù)人員必須認(rèn)真學(xué)習(xí)技術(shù)規(guī)范和施工方案，在實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，采取各種有效的施工技術(shù)措施防止混凝土裂縫的形成，

以保證建筑物的安全性、適用性和耐久性。

參考文獻(xiàn)

[1]陳桂林，姜瑋，劉文超，曹萬林.大體積混凝土施工溫度裂縫控制研究及進(jìn)展[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2016，25（03）：159-165.

[2]李宗才.大體積混凝土裂縫控制與工程應(yīng)用[D].青島理工大學(xué)，2014.

[3]方興綠.大體積混凝土裂縫成因與防治[J].山西建筑，2007（19）：128-129.

[4]曹可之.大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制的綜合措施[J].建筑結(jié)構(gòu)，2002（08）：30-32.