大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及預(yù)防措施

劉 竣

哈爾濱工大建設(shè)監(jiān)理有限公司（150001）

大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及預(yù)防措施

劉 竣

哈爾濱工大建設(shè)監(jiān)理有限公司（150001）

文章結(jié)合施工中的具體情況對大體積混凝土裂縫的形成原因進(jìn)行分析，并提出幾點有效的預(yù)防措施，旨在提高大體積混凝土的施工質(zhì)量。

大體積混凝土；裂縫；成因；預(yù)防

在大體積混凝土的施工過程中，溫度及溫度應(yīng)力會直接影響到大體積混凝土的施工質(zhì)量，因此在施工過程中應(yīng)嚴(yán)格控制好這兩方面的參數(shù)。然而在實際施工過程中，雖然相關(guān)的施工人員采取了各種防范措施，仍然無法有效避免裂縫的出現(xiàn)。文章結(jié)合實際情況對大體積混凝土裂縫出現(xiàn)的原因作進(jìn)一步分析，并提出可行性的預(yù)防措施，以期為今后相關(guān)工作提供經(jīng)驗，提高大體積混凝土的施工質(zhì)量。

1 大體積混凝土的概念

我國現(xiàn)階段雖然對大體積混凝土沒有明確的標(biāo)準(zhǔn)和定義，但基本上達(dá)成了共識，即當(dāng)混凝土的結(jié)構(gòu)過大時，應(yīng)采取技術(shù)措施解決由于水化熱引起的體積變形，最大程度減少開裂影響的混凝土稱之為大體積混凝土。根據(jù)我國相關(guān)文件中的具體規(guī)定，混凝土結(jié)構(gòu)物中實體的最小尺寸不小于1.0 m的部分所用的混凝土稱之為大體積混凝土。目前，大體積混凝土裂縫主要有兩類：第一，結(jié)構(gòu)型裂縫，這種裂縫產(chǎn)生的原因主要是由于在外負(fù)荷作用下，結(jié)構(gòu)的主要應(yīng)力和二次應(yīng)力引起的裂紋。第二，材料裂紋。這種裂縫的主要原因是溫度應(yīng)力和混凝土收縮引起的裂縫。大體積混凝土的施工周期較長，大部分裂縫是在混凝土施工、澆筑期間產(chǎn)生的，此時設(shè)計負(fù)荷還沒有完全作用在混凝土上，因此大體積混凝土裂縫由外負(fù)荷引起的幾率較小。

2 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的主要原因

2.1 水泥水化熱影響產(chǎn)生裂縫

混凝土灌注后水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱，使得混凝土內(nèi)部的溫度在水泥水化的作用下迅速上升，通常情況下，每350～550 kg/m3的水泥用量，每立方米混凝土?xí)尫懦?7 500～27 500 KJ的熱量，而在混凝土澆筑完成7 d后混凝土內(nèi)部會達(dá)到最高溫度。由于混凝土的導(dǎo)熱性及散熱條件較差，熱量不能快速釋放，內(nèi)部溫度不斷上升；而混凝土表面散熱好，可以通過空氣散發(fā)，溫度的上升幅度相對較?。粌?nèi)部和外部之間的混凝土的溫度差異，形成溫度梯度，使混凝土產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度，裂縫出現(xiàn)在混凝土的表面。現(xiàn)階段，大部分工作人員普遍認(rèn)為水熱化引起的混凝土內(nèi)外溫差一旦超過25℃，便會導(dǎo)致大體積混凝土表面出現(xiàn)溫度裂縫，如圖1。

圖1 大體積混凝土裂縫

2.2 混凝土收縮引起的裂縫

混凝土收縮分為干縮、自收縮、塑性收縮等多種類型，而塑性收縮和干縮是混凝土常見裂縫的主要原因。塑性收縮主要指混凝土表面的水的蒸發(fā)，沒有凝結(jié)硬化，處于塑性狀態(tài)。最后，在不完全凝結(jié)條件下混凝土收縮。當(dāng)施工具有高活性水泥、低水水泥或混凝土開裂特性時，其高溫會增加大體積混凝土，而混凝土的泌水率會大幅度降低，同時施工人員沒有及時補充混凝土表面蒸發(fā)的水分，使得處于塑性狀態(tài)下的混凝土無法承受拉力，很容易出現(xiàn)裂縫。在混凝土表面出現(xiàn)裂縫后，混凝土內(nèi)部的水分也隨之蒸發(fā)，表面裂紋逐漸擴(kuò)展。干燥收縮是指混凝土在凝結(jié)硬化后，環(huán)境濕度低于混凝土的濕度，混凝土內(nèi)部的水分由內(nèi)向外傳遞，而從內(nèi)部轉(zhuǎn)移到混凝土表面的水分會受到空氣濕度及溫度的影響逐漸蒸發(fā)，最終引起收縮，導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)裂縫。

3 大體積混凝土裂縫的預(yù)防

3.1 水泥的合理選擇

經(jīng)過大量試驗證明，水泥內(nèi)的礦物質(zhì)成分是影響水泥水化熱大小及速度的重要因素。因此，施工單位在選擇水泥時應(yīng)選用具有放熱量小特點的硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥及火山灰水泥，同時控制每立方米混凝土水泥的用量，通常情況下應(yīng)控制在400 kg；在滿足施工設(shè)計及要求的前提下在施工過程中適當(dāng)使用粉煤灰代替水泥，有利于混凝土水熱化并增強混凝土的和易性，還可以為泵送混凝土施工提供便利。此外由于混凝土施工工期較長，無法在短期之內(nèi)施加設(shè)計負(fù)荷，相關(guān)的施工人員可以將試驗混凝土強度的工作向后推遲56 d或者更長，利用混凝土終凝后高強度的特點減少水泥的使用數(shù)量，降低水熱化[1]。

3.2 控制骨料級配和含泥量

應(yīng)選用粒徑較大的連續(xù)級配作為粗骨料。粒徑大的粗骨料表面積相對較小，可以有效地降低水泥砂漿包裹粗骨料，以控制水的使用在一定程度上降低水化熱，也能有效地降低混凝土收縮與泌水。然而粗骨料粒徑過大容易引起混凝土離析現(xiàn)象，因此在選用連續(xù)級配碎石作為粗骨料時應(yīng)注意將碎石粒徑大小控制在10～40 mm之間，詳細(xì)級配標(biāo)準(zhǔn)可參考表1。采用中粗砂作為細(xì)骨料的主要成分，且將細(xì)度模數(shù)控制在2.6～2.9 mm之間。在進(jìn)行大體積混凝土施工的過程中，為提高混凝土的可泵性應(yīng)采用泵送混凝土，在設(shè)計配合比時對混凝土的含砂率進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。此外，黏土、淤泥會對混凝土造成一定消極影響，例如強度、抗?jié)B能力、抗凍能力等方面，不利于混凝土抗裂。因此施工人員在進(jìn)行混凝土施工過程中應(yīng)嚴(yán)格控制好骨料級配以及含泥量，同時還要保證砂石中不得含有有機物質(zhì)。

表1 各種級配混凝土使用的粗骨料粒徑范圍

3.3 控制水灰比

在滿足具體設(shè)計和施工要求的前提下，提高混凝土的水灰比，降低水化熱，通?？梢詫⒊恋硭嗟谋壤刂圃?.5～0.55范圍內(nèi)，以保證混凝土的強度。此外，還可使用摻加適當(dāng)外加劑的混凝土，改善混凝土的易性、凝結(jié)時間和混凝土延遲時間，延長混凝土的使用時間。

3.4 改善約束條件

在混凝土形狀不受限制的情況下，大體積混凝土不會開裂。因此，施工人員應(yīng)根據(jù)工程的具體特點，采取不同的措施減少混凝土的外部約束力，降低混凝土開裂的概率。通常情況下，施工人員可以在大體積混凝土基礎(chǔ)地板下設(shè)置滑動墊層來降低混凝土外部的約束力，例如在大體積混凝土基礎(chǔ)地板下鋪設(shè)一層油氈隔離板，能有效地降低混凝土基礎(chǔ)板與墊層之間的約束力。

3.5 減少水泥用量

在進(jìn)行混凝土澆筑工作時，可以在大體積混凝土的中央部位拋擲適當(dāng)數(shù)量的毛石，在減少水泥用量的同時還可以吸收并減少水化熱，在一定程度上節(jié)約了施工材料與資金。

3.6 加強養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑工作完成后，相關(guān)施工人員應(yīng)遵循施工方案中的具體要求對混凝土構(gòu)件進(jìn)行后期養(yǎng)護(hù)工作，根據(jù)施工地區(qū)的天氣環(huán)境以及施工現(xiàn)場的空氣溫度及濕度來確定養(yǎng)護(hù)周期，通過澆水、灑水等方式對混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，保證混凝土處于濕潤狀態(tài)。此外，若是采用塑料布覆蓋的保護(hù)方式，應(yīng)將混凝土裸露的表面覆蓋嚴(yán)密，還要保持塑料布內(nèi)有凝結(jié)水。

4 結(jié)語

綜上所述，大體積混凝土出現(xiàn)裂縫嚴(yán)重影響了整體結(jié)構(gòu)的外觀、耐久性和防水性,具有嚴(yán)重的危害性，因此必須對裂縫加以控制。相關(guān)的施工人員應(yīng)做好溫度監(jiān)測、優(yōu)化配合比設(shè)計、改善施工工藝、提高工藝質(zhì)量等工作，控制大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生及發(fā)展。然而在施工過程中仍然要以預(yù)防為主，只要這樣才能從根本上防止大體積混凝土出現(xiàn)裂縫，保證工程施工質(zhì)量。

[1]鄭強豐.大體積混凝土裂縫的成因及預(yù)防[J].江西建材,2016(9):84.