大體積混凝土施工階段裂縫控制措施

何世茂

（大埔縣城鎮(zhèn)建設(shè)工程公司，廣東 大埔514200）

大體積混凝土在施工階段所以會產(chǎn)生裂縫，是其內(nèi)外矛盾發(fā)展的結(jié)果。一方面由于水泥水化熱引起的結(jié)構(gòu)物內(nèi)外溫差過大（即中心溫度高、表面溫度低）而產(chǎn)生的溫度應(yīng)力和溫度變形，另一方面是結(jié)構(gòu)物的內(nèi)外約束要阻止這種變形。一旦溫度應(yīng)力超過混凝土所能承受的拉力極限值時，即會出現(xiàn)裂縫。

1 減少收縮對裂縫的影響分析

水灰比。水灰比的變化對于干燥收縮和自身收縮的影響正相反，即當(dāng)混凝土的水灰比降低時干燥收縮減小，而自身收縮增大。如當(dāng)水灰比大于0.5時，其自干燥作用和自身收縮相比小得可以忽略不計(jì)；但是當(dāng)水灰比小于0.35時，體內(nèi)相對濕度會很快降低到80%一下，自身收縮與干縮則接近各占一半。

粉煤灰含量。研究表明，粉煤灰含量對混凝土的自身收縮有較大影響，隨著粉煤灰摻量的增加，混凝土自身收縮會有所降低，特別時早期收縮降低得非常明顯，后期靠混凝土自身較大的彈性模量，抑制繼續(xù)硬化引起的自收縮。這是由于摻入粉煤灰后，相對減少了水泥用量，從而降低了混凝土的早期硬化速度，自收縮減少。但應(yīng)注意，粉煤灰摻量超過20%后，減小自收縮的效果并不顯著。

養(yǎng)護(hù)及膨脹。目前，通常用加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)的方法減小混的收縮，養(yǎng)護(hù)條件對混凝土的收縮影響很大，養(yǎng)護(hù)14天的收縮比養(yǎng)護(hù)3天的收縮降低約20%。環(huán)境的相對濕度越高，收縮越小。但高強(qiáng)混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)密實(shí)，表面的養(yǎng)護(hù)水難以滲透到混凝土內(nèi)，體內(nèi)的自身收縮現(xiàn)象仍然顯著。因此加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)的辦法對減小高強(qiáng)混凝土的自身收縮并不十分有效。

配筋情況。混凝土的組合材料包括水凝、水、砂、石、外加劑及摻合料等組分相互物理化學(xué)作用硬化稱為一種多空隙復(fù)合材料，由于初始溫度收縮應(yīng)力作用而形成內(nèi)部許多微觀裂縫，這種裂縫在外力作用下不斷擴(kuò)展，成為宏觀裂縫，繼續(xù)擴(kuò)展導(dǎo)致素混凝土迅速破壞。

2 減少溫度裂縫的方法

減少溫度裂縫一般可以從控制混凝土的溫度與改善約束條件兩方面著手。

溫度控制工藝與比較。目前，對于防止水泥水化熱引起的結(jié)構(gòu)物開裂，在溫控工藝上一般可以歸納為兩大類，第一類是降溫法，即在混凝土澆注成型后，通過循環(huán)的冷卻水進(jìn)行降溫，以減少混凝土內(nèi)外的溫差;第二類是保溫法（又稱隔熱法），即在混凝土澆注成型后，通過保溫材料（如常用的模板、草袋、鋸末、濕砂、油布、塑料布等）、碘鎢燈或定時噴澆熱水等方法，提高混凝土表面及四周散熱面的溫度。

采用保溫法控制溫度的原理，就是利用混凝土的初始溫度加上水泥水化熱的溫升，使結(jié)構(gòu)物在養(yǎng)護(hù)過程中，降溫速率減慢，這樣就能控制混凝土的內(nèi)外溫差，從而防止混凝土因溫差過大引起變形而產(chǎn)生的溫度裂縫。由于這種方法簡便價廉，因此，受到國內(nèi)外工程界的關(guān)注。

保溫法適宜的施工時間。一般而言，采用保溫法施工的大體積混凝土，應(yīng)避開炎夏季節(jié)，同時也不得在負(fù)溫下施工，最適宜的施工溫度為10～30℃.如果施工管理和安排得當(dāng)，這是不難實(shí)現(xiàn)的，這樣可取得最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

如必須在夏日施工，日平均氣溫不宜高于30℃，同時應(yīng)對混凝土的原材料進(jìn)行預(yù)冷卻，使其澆筑溫度控制在25℃以內(nèi)。必須看到，夏天的日平均氣溫變化對混凝土的澆筑溫度有明顯的影響。美國方坦那（Fan tana）壩測溫資料表明，不僅1d內(nèi)混凝土的表面溫度和內(nèi)部溫度變化遠(yuǎn)大于相應(yīng)的外界氣溫，而且在24h內(nèi)氣溫的變幅也比較大。

當(dāng)在低溫季節(jié)施工時混凝土的入模溫度應(yīng)根據(jù)外界氣溫與結(jié)構(gòu)四周的保溫情況，通過熱工計(jì)算確定，而且不低于+10℃.混凝土入模溫度過低，就無法控制混凝土內(nèi)外溫差小于20℃的要求。因此，當(dāng)氣溫低于+5℃時，應(yīng)對混凝土中的原材料進(jìn)行加熱攪拌。原材料的加熱溫度應(yīng)遵守冬期施工的有關(guān)規(guī)定。在低溫季節(jié)提高混凝土的入模溫度，還有利于混凝土的強(qiáng)度增長和提高結(jié)構(gòu)物的抗裂能力。

保溫法適宜的施工時間。大體積混凝土保溫的規(guī)模往往很大，因此，除了滿足必要的隔熱和保溫要求以外，在材料選擇上應(yīng)盡量就地取材，并考慮施工簡單和經(jīng)濟(jì)。

保溫層應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、氣候和施工條件等選用以下幾種構(gòu)件：

結(jié)構(gòu)物表面。南方地區(qū)氣溫在15℃以上施工時，對于裸露的混凝土表面可采用層狀材料或一般簡便的散狀材料，如濕砂、鋸末等覆蓋。北方地區(qū)以及低溫季節(jié)施工時，必須采取多種層狀材料覆蓋；此時如遇氣候驟變時，還應(yīng)特別注意將保溫材料緊密固定于混凝土的表面，以便形成不透風(fēng)的維護(hù)層，否則保溫效果就差。

結(jié)構(gòu)物四周。除按規(guī)定設(shè)有模板保護(hù)外，在南方地區(qū)可在預(yù)制模板外側(cè)再覆蓋層狀保溫材料。在北方地區(qū)及低溫季節(jié)施工時，必須采用有填充材料的雙層箱行保溫模板，或再在外側(cè)覆掛層狀保溫材料。

保溫材料覆蓋時間與降溫速度

覆蓋時間。采用保溫法控制溫度時，必須注意保溫材料的覆蓋時間。因?yàn)檠谉嵯募臼┕?，如在混凝土澆筑后立即覆蓋保溫材料，不利于降低混凝土內(nèi)部的最高溫度，增加了后期產(chǎn)生深層裂縫的危險性。為此，可以在內(nèi)外溫差控制的允許范圍內(nèi)，通過調(diào)整保溫的時間加以解決。如在氣溫較低季節(jié)?；炷翝仓髴?yīng)立即保溫養(yǎng)護(hù)，而在下及施工混凝土，宜在混凝土開始降溫時進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)。

降溫速度?；炷帘砻媪芽p多數(shù)發(fā)生在澆筑初期，而初期的表面溫度驟降是引起表面裂縫的外因。當(dāng)日平均氣溫在2～4d內(nèi)連續(xù)下降6～9℃，未滿28d齡期的混凝土表面（未加覆蓋）可能產(chǎn)生裂縫。因此，在保溫法施工中，仍需要注意控制降溫速度。特別是在結(jié)構(gòu)拆除模板和保溫材料后，更應(yīng)及時進(jìn)行回填土加以保護(hù)。混凝土后期保護(hù)不當(dāng)引起裂縫的現(xiàn)象也常有發(fā)生。

蓄水養(yǎng)護(hù)效果。大體積混凝土結(jié)構(gòu)厚實(shí)，數(shù)量眾多，為阻止表面水分蒸發(fā)過快，有利于強(qiáng)度的增長，混凝土初期的澆水養(yǎng)護(hù)是非常重要的?；炷敛粷菜B(yǎng)護(hù)與正常澆水養(yǎng)護(hù)比較，不僅強(qiáng)度降低40%～45%，而且收縮也比較大（正?；炷撩縨收縮0.15～0.2mm），抗裂性能差。

鑒于混凝土是一種水硬性材料，在養(yǎng)護(hù)階段又離不開水，因此采用“蓄水法“養(yǎng)護(hù)混凝土，不僅能滿足強(qiáng)度增長的需要，而且對于溫度控制也是十分有利的。

采用蓄水法的溫控工藝比較簡單，即在混凝土終凝后，于結(jié)構(gòu)物的水平面上，沿著四周砌磚，并在圍砌內(nèi)蓄水以計(jì)算深度的水。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，也可以在結(jié)構(gòu)物四周支模時，在模板高度中預(yù)留“蓄水”深度的尺寸。這樣，不僅省去砌磚的麻煩，而且還會取得更佳的經(jīng)濟(jì)效果。

本文將收縮對裂縫的影響結(jié)合采用保溫法進(jìn)行裂縫控制做了一定的論述，借鑒了很多研究人員的研究成果，但仍不很全面，影響混凝土裂縫的因素非常復(fù)雜，是一個非常廣博的課題。隨著高標(biāo)號混凝土的大量應(yīng)用，也越來越引起工程人員和研究人員的注意，相信隨著工程實(shí)踐及科學(xué)研究的不斷進(jìn)行，會找到越來越多預(yù)防及控制混凝土裂縫的方法。

[1]王鐵夢.工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社.

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[3]塊體基礎(chǔ)大體積混凝土施工技術(shù)規(guī)程（YBJ224－91）北京：冶金工業(yè)出版社.