大塊混凝土施工裂縫產生的原因及處理方法

摘要：本文首先就在水工建筑中混凝土裂縫出現的原因作了一個總體的分析，其后重點對水工建筑物中大塊混凝土出現裂縫的原因對其進行簡單的計算，分析，并提出了一些預防措施和處理方法。

關鍵詞：混凝土裂縫; 溫度應力; 措施; 預防

一、混凝土裂縫產生的原因分析

1.1混凝土裂縫的類型

混凝土的裂縫按產生的時間可分為硬化前裂縫、硬化過程裂縫和完全硬化后裂縫。按引起裂縫產生的原因把混凝土裂縫分為二大類：

1.2裂縫產生的原因分析

混凝土裂縫產生的原因有變形引起的裂縫：如溫度變化、收縮、膨脹、不均勻沉陷等原因引起的裂縫；有外載作用引起的裂縫；有養護環境不當和化學作用引起的裂縫等。在實際工程中要根據實際情況解決問題。

(1)材料原因 根據攪拌站提供的原材料實際計量數據看，用水量波動較大，混凝土質量波動也較大。

(2)施工原因 立模和振搗方面存在不足，養護不好，過早拆模。

(3)沉降原因 由于結構地基土質不勻、松軟，或回填土不實或浸水而造成不均勻沉降所致；或者因為模板剛度不足，模板支撐間距過大或支撐底部松動等導致。

(4)化學反應引起的裂縫 混凝土拌和后會產生一些堿性離子，這些離子與某些活性骨料產生化學反應并吸收周圍環境中的水而體積增大，造成混凝土酥松、膨脹開裂。

(5)、溫度應力引起的裂縫 混凝土澆筑后，水泥水化產生大量的水化熱。而混凝土表面散熱較快，這樣就形成內外的較大溫差，造成內部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產生一定的拉應力。當拉應力超過混凝土的抗拉強度極限時，混凝土表面就會產生裂縫。

二、有關溫度應力的計算

下面以廣西古頂水電站18#閘段溢流面▽91.5～▽93.0的混凝土澆筑塊為例，計算其最大內外溫度差。

廣西古頂水電站18#閘段溢流面▽91.5～▽93.0混凝土施工配合比如下

強度等級水kg水泥kg粉煤灰kg砂kg石kg

C25130230415391464

1、混凝土拌和溫度T1

澆筑時間2005年1月8日，平均氣溫T0=6℃，每立方米混凝土原材料質量、溫度、熱容及熱量如下表所示。

混凝土原材料質量、溫度、熱容及熱量

材料重量

W(kg)質量熱容

C(kj/kg.℃)溫度

T(℃)熱量

(kj)

水130-16-154.1962488.86

水泥 2300.83781540.08

砂5390.83773158.00

石14640.837 78577.58

砂含水量539*0.034.196406.51

石含水量1464*0.014.196368.05

II級粉煤灰410.8378274.54

合 計16813.62

根據拌和前后的熱量平衡

混凝土拌和后溫度T1=∑CiWiTi/(CsWs+CgWg+CcWc+CwWwChWh)

=16813.62/[0.837*(230+539+1464+41)+4.19*130]

=6.87℃

2、混凝土澆筑溫度T2

澆筑一層40cm，運輸一車3m3 ，運輸時間8分鐘，澆筑時間30分鐘，太陽輻射影響(側面有鋼模板)R/β=2℃

澆筑溫度T2=T1+(T0+R/β-T1)(ψ1+ψ2+ψ3+ψ4)

=6.87+(6+2-6.87)(0.032+0.004+0.032+0.09)

=7.70℃

裝料：ψ1=0.032

運輸：ψ2=0.0005*8=0.004

卸料：ψ3=0.032

澆筑：ψ4=0.003*30=0.09

3、混凝土因水化升溫后溫度T3

在大體積混凝土澆搗后，水泥已經開始水化，其混凝土內部的最高溫度值可按以下經驗公式計算：Tmax= T2+C*a

式中：C——混凝土水泥用量(kg/m3)

a——經驗系數；當采用礦渣水泥、火山水泥、粉煤灰水泥時a=0.1;當采用普通硅酸鹽水泥時a=0.105。

Tmax=7.70+230*0.105=31.85℃允許最高內外溫差△T＝25℃

當混凝土內部應力大于混凝土的拉應力時，混凝土結構將會出現溫度應力裂縫。用II級粉煤灰取代部分水泥，對改善混凝土和易性、降低溫升，減少混凝土內外溫差，減少收縮具有良好的效果。

三、裂縫的控制措施

1、溫度的控制和防止裂縫的措施

為了防止裂縫，減輕溫度應力可以從控制溫度和改善約束條件兩個方面著手。

控制溫度的措施如下：

(1)采用改善骨料級配，用干硬性混凝土，摻混合料，加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量；

(2)拌合混凝土時加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度；

(3)熱天澆筑混凝土時減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；

(4)在混凝土中埋設水管，通入冷水降溫；

2、改善約束條件的措施是：

(1)合理地分縫分塊；

(2)避免基礎過大起伏；

(3)合理的安排施工工序，避免過大的高差和側面長期暴露；

3、為保證混凝土工程質量，防止開裂，提高混凝土的耐久性，正確使用外加劑也是減少開裂措施之一。例如使用減水防裂劑：

(1)水灰比是影響混凝土收縮的重要因素，使用減水防裂劑可使混凝土用水量減少25％。(2)減水防裂劑可以改善水泥漿的稠度，減少混凝土泌水，減少沉縮變形。

(3)摻加外加劑可使混凝土密實性好，可有效地提高混凝土的抗碳化性，減少碳化收縮。

(4)摻減水防裂劑后混凝土緩凝時間適當，在有效防止水泥迅速水化放熱基礎上，避免因水泥長期不凝而帶來的塑性收縮增加。

(5)摻外加劑混凝土和易性好，表面易摸平，形成微膜，減少水分蒸發，減少干燥收縮.

許多外加劑都有緩凝、增加和易性、改善塑性的功能，我們在工程實踐中應多進行這方面的實驗對比和研究，比單純的靠改善外部條件，可能會更加簡捷、經濟。

4、混凝土的早期養護

1)防止混凝土內外溫度差及混凝土表面梯度，防止表面裂縫。

2)防止混凝土超冷，應該盡量設法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的穩定溫度。

3)防止老混凝土過冷，以減少新老混凝土間的約束。

混凝土的早期養護，主要目的在于保持適宜的溫濕條件，一方面使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干縮。一方面使水泥水化作用順利進行，以期達到設計的強度和抗裂能力。混凝土澆筑后的最初幾天是養護的關鍵時期，在施工中應切實重視起來。

參考文獻

(1)管大慶高溫下大體積混凝土溫度計算施工技術1996.2

(2)王鐵夢工程結構裂縫控制北京中國建筑工業出版社1997.8

(3)朱伯芳水工設計手冊 北京：水利電力出版社1987

(4)富文權，韓李芳.混凝土工程裂縫分析與控制.中國鐵道出版社，2002，5

作者簡介

張裕宏1994年畢業于廣東省煤炭學校地質測量專業

2000年畢業于武漢大學水利水電工程專業(大專)

2010年畢業于武漢大學水利水電工程專業(本科)

1974年11月出生于廣東梅州市興寧縣 2007年被評為水工施工工程師

主要參建工程：陽江大河水電站、陽春長沙水電站、梅縣丹水竹電站、東深供水改造工程、梅縣三龍水電站、廣西融江古頂水電站。先后從事測量、現場調度、前方施工管理等工種，現任古頂電站第九工程公司前方工段技術負責。