大體積混凝土裂縫分析與控制措施研究

文/王在亮 中國(guó)電建集團(tuán)港航建設(shè)有限公司 天津 300467

1、大體積混凝土熱工應(yīng)力場(chǎng)分析

在大體積混凝土澆筑前，由于混凝土的用量較大，很容易出現(xiàn)裂縫，必須提前做好各項(xiàng)指標(biāo)的檢測(cè)工作，減少或避免大體積混凝土質(zhì)量通病的出現(xiàn)，確保大體積混凝土的質(zhì)量。因此，在大體積混凝土建筑入模前，必須進(jìn)行大體積混凝土熱工應(yīng)力分析?；炷涟韬蠝囟炔捎孟率接?jì)算：

式中：Tc：混凝土的拌合溫度(℃)；Mi：混凝土組成材料的重量(kg)；Ci：混凝土組成材料的比熱(kJ/(kg·K)-1 )；Ti：混凝土組成材料溫度 (℃ )。

依據(jù)上式計(jì)算所得的混凝土拌合物溫度，計(jì)算混凝土澆筑入模溫度，計(jì)算式如下：

式中：Ti：混凝土澆筑入模溫度(℃)；Tc：混凝土拌合溫度(℃)；Tq：室外平均氣溫(℃)。A1 +A2 +A3 +...+An：溫度損失系數(shù)，按以下規(guī)定取用：混凝土裝卸和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，每次A=0.032；混凝土運(yùn)輸時(shí)，A =θt，t為運(yùn)輸時(shí)間(min)，運(yùn)輸時(shí)間t取60min，θ取0.0032，攪拌運(yùn)輸車封閉式自卸；澆筑過程中，A = 0.003t，t為澆筑時(shí)間(min)。

2、大體積混凝土裂縫成因分析

2.1 水泥水化熱的影響

水泥是建筑工程中較為常見的建筑材料，其水化產(chǎn)生的溫度可升高到20-30℃。大量的實(shí)踐表明，混凝土在澆筑后3～5d時(shí)將達(dá)到最高值，由于混凝土內(nèi)部溫度的升高，其與外部溫度形成溫差，引起不均勻的膨脹與收縮，當(dāng)受到約束時(shí)，混凝土表面將會(huì)出現(xiàn)裂縫。

2.2 澆筑溫度與外界氣溫的影響

混凝土工程一般露天作業(yè)，其受外界溫度影響較大，很容易造成混凝土內(nèi)部與表面溫差較大，尤其對(duì)一些大體積混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)平面尺寸較大的工程，在大體積混凝土澆筑過程中內(nèi)部出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象較為明顯，進(jìn)而導(dǎo)致表面裂縫或形成貫穿性裂縫。

2.3 混凝土收縮變形的影響

在大體積混凝土中，水泥水化熱需要20%的水分，其余80%的游離水分將被蒸發(fā)。在實(shí)際混凝土工程中，由于多余水分的蒸發(fā)，在約束力的作用下將引起混凝土體積的收縮，從而導(dǎo)致其拉應(yīng)力的產(chǎn)生，引起混凝土裂縫的出現(xiàn)。當(dāng)應(yīng)力值大于混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土即出現(xiàn)裂縫。

3、大體積混凝土裂縫控制措施

3.1 降低水泥水化熱

（1）在混凝土拌和料中加入級(jí)配良好、粒徑較大的粗骨料和粉煤灰，或摻入高性能減水劑和緩凝劑，使混凝土的和易性得到有效改善，達(dá)到減少水泥用量，降低水泥水化熱的目的。

（2）在降低水化熱時(shí)，有時(shí)需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，采用預(yù)埋冷卻管進(jìn)行強(qiáng)制降溫，但必須注意控制進(jìn)出口水溫溫差，一般控制在25℃。

（3）控制拌和用水的溫度，為防止水泥水化熱峰值提前上升，可采用冷水拌制混凝土。大量實(shí)踐表明，4～13℃是控制水化熱的最合適的溫度。當(dāng)外界氣溫為負(fù)溫時(shí)，可采用30～40℃熱水進(jìn)行攪拌。

3.2 改善養(yǎng)護(hù)制度

（1）在混凝土澆筑完成后，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)混凝土的保溫保濕工作，使混凝土的溫度緩慢降低。在混凝土冬季施工時(shí)，應(yīng)采取合理的保溫措施，避免由于溫度的急劇變化對(duì)混凝土的質(zhì)量產(chǎn)生影響。在進(jìn)行混凝土保濕時(shí)，派專人對(duì)混凝土溫度變化情況進(jìn)行觀測(cè)，隨時(shí)調(diào)節(jié)養(yǎng)護(hù)溫度，嚴(yán)格控制降溫速率在0.9～1.5℃/d，保證大體積混凝土的內(nèi)在質(zhì)量。

（2）在養(yǎng)護(hù)過程中，出現(xiàn)偏差應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整保溫及養(yǎng)護(hù)措施，并在作業(yè)前做好相應(yīng)的保溫材料的準(zhǔn)備工作，在施工中隨時(shí)按照預(yù)定的方案進(jìn)行溫度的監(jiān)測(cè)，使溫度控制在合理的范圍內(nèi)，防止因混凝土的溫度及濕度梯度過大，對(duì)混凝土產(chǎn)生危害。

3.3 改善約束條件，減少溫度應(yīng)力

對(duì)于不同的混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)制定有針對(duì)性的處理措施，在進(jìn)行分層或分塊澆筑大體積混凝土?xí)r，應(yīng)在板塊之間設(shè)置水平或垂直施工縫，以放松約束程度，減少每次澆筑長(zhǎng)度的蓄熱量，從而有效防止水化熱的集聚，減少溫度應(yīng)力的影響。

3.4 提高混凝土的極限拉伸強(qiáng)度

在選擇粗骨料時(shí)，一定要選擇級(jí)配良好的骨料，以提高混凝土的密實(shí)性和抗拉強(qiáng)度，減少收縮變形，確?；炷恋臐仓|(zhì)量。當(dāng)采用多次投料法進(jìn)行拌制混凝土?xí)r，可在其中加入引氣劑，并輔以適當(dāng)?shù)恼駬v方式，達(dá)到不過振、不漏振，確保振搗均勻。

3.5 加強(qiáng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

為了獲得科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在大體積混凝土制備前，必須對(duì)對(duì)膠凝材料總量、水泥和礦粉用量、水膠比等影響混凝土水化熱及收縮的主要因素進(jìn)行試驗(yàn)，在試驗(yàn)中摻加一定的礦物料，在一定程度上可提高優(yōu)質(zhì)粉煤灰及礦粉的摻量，有利于控制混凝土的絕熱溫升，降低混凝土的水化熱和水化溫升。

結(jié)語：

綜上所述，大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因較多，為減少或避免大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)大體積混凝土施工前的各項(xiàng)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)，嚴(yán)格控制大體積混凝土的澆筑過程，澆筑完成后做好大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)工作，避免大體積混凝土因不規(guī)范施工導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生，影響大體積混凝土的質(zhì)量。

[1]熊生威，盛云飛.淺析建筑工程中大體積底板混凝土裂縫問題 [J].江西建材，2017年08期.

[2]趙廈.大體積底板混凝土裂縫問題淺析[J].工程技術(shù):文摘版，2016(11):00063-00063.