大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因及防止措施的探討

廖述寬

摘? 要： 混凝土作為結(jié)構(gòu)常用的構(gòu)件材料，由膠凝材料（常用水泥）、砂、石作為集料按一定比例配制與水拌合，經(jīng)養(yǎng)護(hù)硬化而成的一種人造石 材，其優(yōu)異的力學(xué)性能與廉價(jià)的原材料廣泛使用于土木工程。混凝土在硬化過程中會(huì)因?yàn)楦鞣N原因產(chǎn)生裂縫，這種裂縫降低了混凝土的構(gòu)件的結(jié)構(gòu)性、 適用性以及耐久性，大大危害了結(jié)構(gòu)的安全和影響使用性能。作為土木工程從業(yè)者，我們應(yīng)該找出產(chǎn)生這些裂縫的原因，對(duì)癥下藥，采取適宜的防止裂 縫措施，提高施工技術(shù)水平。

關(guān)鍵詞： 大體積;混凝土;裂縫;溫差;水化熱

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，而社會(huì)的發(fā)展離不開基礎(chǔ)建設(shè)技術(shù)的進(jìn) 步，大體積混凝土越來(lái)越多的應(yīng)用在土木工程的各個(gè)領(lǐng)域。大體積混凝土 相對(duì)于其他普通體積混凝土構(gòu)件由于自身的弊端更容易產(chǎn)生裂縫。本文旨 在分析裂縫產(chǎn)生的原因及提出一些目前常見的防止裂縫措施，以便今后施 工中有更多的防止措施選擇，用實(shí)踐結(jié)果來(lái)證實(shí)相應(yīng)措施的可靠性，提高 施工水平，保證施工質(zhì)量。

1 裂縫的危害

混凝土作為人造石材，成形過程中由于各種原因其內(nèi)部存在很多微 裂縫。盡管這種微裂縫是基本無(wú)害的，但是混凝土在使用過程中會(huì)承受荷 載、溫度的影響，導(dǎo)致這些微裂縫連通擴(kuò)展形成對(duì)結(jié)構(gòu)有害的貫通裂縫，? 危及結(jié)構(gòu)安全。裂縫的危害主要表現(xiàn)為降低結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性能。環(huán)境中的水 份進(jìn)入混凝土內(nèi)部，造成鋼筋的銹蝕、混凝土的碳化，影響了混凝土的耐 久性，降低混凝土的承載能力。對(duì)于有防水要求構(gòu)件，會(huì)因?yàn)榱芽p出現(xiàn)滲 水、漏水的現(xiàn)象。從結(jié)構(gòu)安全性上來(lái)講，裂縫的出現(xiàn)會(huì)影響結(jié)構(gòu)承載力和 使用安全性。

2 產(chǎn)生裂縫的原因

2.1? 內(nèi)外溫差引起的裂縫

混凝土的硬化過程就是其膠凝材料（常用水泥）的固化過程。水泥在 凝結(jié)硬化過程中會(huì)放出熱量，稱為水化熱。這些熱量會(huì)導(dǎo)致混凝土溫度升 高。溫度高本不會(huì)影響混凝土最終強(qiáng)度，但是通常下構(gòu)件周邊環(huán)境溫度較 低，低于了水化熱給混凝土提升的溫度，導(dǎo)致混凝土表面的溫度散熱快，? 內(nèi)部散熱慢，從而內(nèi)部溫度高于外部?；炷烈簿哂袩崦浝淇s的性質(zhì)，溫 差過大導(dǎo)致混凝土外部收縮、內(nèi)部膨脹，內(nèi)部產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土表 面的抗拉強(qiáng)度，產(chǎn)生了由于溫差形成的裂縫。

2.2? 水份蒸發(fā)引起的裂縫

在混凝土硬化過程中，只要環(huán)境相對(duì)混凝土濕度低于100%，混凝土表 面的水分就會(huì)蒸發(fā)導(dǎo)致失水，失去水分后內(nèi)部形成微細(xì)孔，這些微細(xì)孔可 能會(huì)讓形成的裂縫更易貫通。另外混凝土的表面蒸發(fā)過快，導(dǎo)致表面體積 縮小速度大于內(nèi)部，自然表面產(chǎn)生了收縮裂縫。

2.3? 荷載引起的裂縫

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，部分構(gòu)件允許出現(xiàn)規(guī)定范圍內(nèi)的裂縫，不會(huì)影響結(jié)構(gòu) 安全。但由于設(shè)計(jì)考慮不周全、偶然荷載過大、使用不當(dāng)?shù)榷紩?huì)引發(fā)混凝 土裂縫，裂縫過大超過設(shè)計(jì)允許限制，勢(shì)必影響結(jié)構(gòu)安全。

2.4? 凍脹引起的裂縫

混凝土在凝結(jié)過程的初期，內(nèi)部有很多自由水。當(dāng)混凝土構(gòu)件在低于 零度環(huán)境中使用時(shí)，這些自由水會(huì)結(jié)冰導(dǎo)致體積膨脹，引發(fā)混凝土內(nèi)部膨 脹應(yīng)力，產(chǎn)生裂縫。尤其是在混凝土初凝階段處于低溫環(huán)境，可能會(huì)降低 結(jié)構(gòu)齡期后強(qiáng)度的30%以上。

2.5? 施工澆筑振蕩不足

大體積混凝土的澆筑過程中，如果其振搗方式不當(dāng)，產(chǎn)生漏振、過 振的現(xiàn)象，都會(huì)影響混凝土的密實(shí)性和均勻性。這樣的混凝土內(nèi)部缺陷過 多，對(duì)混凝土的承載力、耐久性的影響的效果非常大，會(huì)誘發(fā)和加劇很多 種裂縫。

3 采取的控制裂縫的措施

合理設(shè)置施工縫。實(shí)踐證明，大體積混凝土選擇合理的施工方案對(duì)控 制裂縫最為有效。如果結(jié)構(gòu)允許，盡量采用預(yù)留施工縫的方式讓大體積變 成小體積。如果是較長(zhǎng)的大體積混凝土，可以在垂直與長(zhǎng)向設(shè)置施工縫，? 其他混凝土盡量將分隔縫設(shè)置在截面變化的位置或者受力較小的部位，控 制一次澆筑量。正確振搗混凝土。振搗棒要快插慢拔，每次插入的振搗 時(shí)間為20-30秒為宜，要注意觀察混凝土不再顯著下沉，且無(wú)氣泡才能換一下個(gè)點(diǎn)。振搗時(shí)間也不宜太久，太久的振搗會(huì)導(dǎo)致混凝土沙子和石子離 析，石子下沉，沙子上浮，影響混凝土質(zhì)量。當(dāng)采用分層澆筑時(shí)，振搗器 應(yīng)插入下層混凝土10-20cm ，加強(qiáng)上下層的結(jié)合密實(shí)。設(shè)置冷卻水管。結(jié) 構(gòu)允許的情況下，可在混凝土內(nèi)部設(shè)置冷卻水管，通入循環(huán)冷卻水，采用 物理降溫的方式降低混凝土在硬化過程中的內(nèi)部溫度，讓內(nèi)外溫差控制25 度以內(nèi)。合理養(yǎng)護(hù)。既然混凝土表面溫度降溫快，水份散失快，我們可以 采用物理方法對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。比如在混凝土澆筑完成后8小時(shí)左右，? 及時(shí)覆蓋薄膜。環(huán)境溫度低于零度時(shí)，可以加蓋保溫毯，防止熱量散失過 快，混凝土中水份結(jié)冰膨脹，引起開裂。天氣溫度較高，薄膜覆蓋不便的 可以澆水濕潤(rùn)?；炷帘砻姹３譂駶?rùn)可以讓水泥更好的和水分子發(fā)生反 應(yīng)，保證了混凝土強(qiáng)度。根據(jù)規(guī)定，大體積混凝土硬化過程中，混凝土表 面與大氣溫差不宜大于20度。二次抹漿。二次抹漿是在混凝土初凝前混凝 土處于硬塑狀態(tài)時(shí)進(jìn)行的。它是將混凝土表面通過人為的外力再次抹實(shí)提 漿，這樣可以把混凝土表面產(chǎn)生的泌水通道、毛細(xì)管道進(jìn)行抹壓消除。其 主要目的是進(jìn)一步對(duì)混凝土表面找平，減少混凝土的微裂縫，擠壓出表面 的孔隙水，讓混凝土表面應(yīng)力均勻，減少表面損傷。

4 原材料的控制

選用低水化熱水泥?！?GB? 50496-2009大體積混凝土施工規(guī)范》規(guī) 定：大體積混凝土施工所用水泥其3天的水化熱不宜大于240kj/kg， 7天的 水化熱不宜大于270kj/kg。大體積混凝土一般采用中低熱硅酸鹽水泥、礦 渣水泥、粉煤灰水泥等。這類水泥的特性是低水化熱，在混凝土凝結(jié)硬化 過程中，產(chǎn)生較小的熱量，內(nèi)部溫度提升相對(duì)較小，避免了由于內(nèi)外溫差 產(chǎn)生的溫度裂縫，改善了混凝土的抗裂性能。降低水灰比。既然水泥反應(yīng) 會(huì)產(chǎn)生熱量最終導(dǎo)致混凝土的開裂，那可以從減少混凝土中水泥的用量入 手來(lái)控制裂縫。在進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)的時(shí)候，在保證混凝土強(qiáng)度前提 下盡量降低水泥用量。規(guī)范要求，大體積混凝土拌合水量不宜大于175kg/ m3，水膠（灰）比不宜大于0.50。必須控制用水量，用水量大，混凝土的 收縮也大，更易開裂。另外，水灰比對(duì)混凝土的耐久性。降低混凝土入模 溫度。在夏季施工期間，可以降低混凝土原材料砂、石溫度后再進(jìn)行拌 制。例如事先對(duì)砂、石進(jìn)行澆水降溫，或者采用低溫水來(lái)拌制等以此來(lái)降 低混凝土入模溫度。選用連續(xù)級(jí)配的碎石骨料。連續(xù)級(jí)配的骨料可以減少 混凝土的孔隙率，提高混凝土的強(qiáng)度，改善混凝土的和易性，減少了漿體 體積。漿體少了，自然混凝土的水泥用量也少，減少了水化熱帶來(lái)的不利 影響。

本文主要論述了大體積混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的原因并提出了作者自己 總結(jié)的防范措施。大體積混凝土裂縫的防止是全方位、全過程的，從前期 材料選用、混凝土配合比的設(shè)計(jì)，到施工期間運(yùn)用合理的施工方案，再加 之后期的養(yǎng)護(hù)，每個(gè)環(huán)節(jié)都直接影響混凝土的質(zhì)量。由于本人認(rèn)知有限，? 不能更加細(xì)則的推敲裂縫產(chǎn)生的原因，其中很多防范措施也是經(jīng)驗(yàn)所得，? 所以大體積混凝土裂縫防止的研究工作還得繼續(xù)。

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