大體積混凝土結構裂縫控制方法

【摘要】隨著經濟的迅速發展，大型現代化技術設施不斷增多，大體積混凝土在現代建筑中應用越來越廣泛。由于大體積混凝土硬化時要釋放出大量的水化熱，導致混凝土內部溫度過高，經常出現很多裂縫。影響工程的質量。本文根據筆者多年工作經驗對造成大體積混凝土結構裂縫的原因及控制裂縫的方法進行探討。

【關鍵詞】大體積混凝土；結構裂縫；控制；

在現代工程建設中大體積混凝土占有重要地位。而大體積混凝土的裂縫較為普遍，在各種大型建筑工程中混凝土裂縫幾乎無處不在。盡管人們在施工中采取許多措施，小心謹慎，但裂縫還是可以看到。經過我們對其裂縫原因分析，混凝土溫度應力的變化及沉縮都是造成大體積混凝土裂縫的原因。在大體積混凝土中，溫度控制及沉縮具有重要意義。這主要是由于兩方面的原因。首先，在施工中混凝土常常出現溫度裂縫，影響到結構的整體性和耐久性。其次，在施工過程中振搗不密實，沉實不足沒有壓實產生干縮，兩者都具有顯著的不容忽視的影響。

一、大體積混凝土裂縫產生的原因

實際上，混凝土結構裂縫的成因復雜而繁多，甚至多種因素相互影響，但每一條裂縫均有其產生的一種或幾種主要原因。混凝土橋梁裂縫的種類，就其產生的原因，大致可劃分如下幾種：

1、溫度變化引起的裂縫

大體積混凝土施工階段所產生的溫度裂縫由混凝土內部因素和外部因素而產生的，這種裂縫的寬度在允許限值內，一般不會影響結構的強度，但卻對結構的耐久性有所影響，因此必須予以重視和加以控制，引起溫度變化主要因素有：

1）外界氣溫變化的影響。大體積混凝土在施工階段，它的澆筑溫度隨著外界氣溫變化而變化。特別是氣溫驟降，會大大增加內外層混凝土溫差，這對大體積混凝土是極為不利的。溫度應力一旦超過混凝土能承受的抗拉強度時，即會出現裂縫。2）結構溫差較大，當大體積混凝土澆筑在約束地基（例如樁基）上時，由于受到外界的約束，又沒有采取特殊措施降低，放松或取消約束，或根本無法消除約束，裂縫易發生深進，直至貫穿整個混凝土整體。3）水化熱的影響。大體積混凝土澆筑之后由于水泥水化放熱，常使混凝土內部溫度上升，這就形成了內外溫差，當這種內外溫差在混凝土凝結初期產生的拉應力超過混凝土抗壓強度時，就會導致混凝土裂縫.另外，在拆模前后，表面溫度降低很快，造成了溫度陡降，也會導致裂縫的產生。

溫度裂縫的產生一般是不可避免的，重要的是如何把其控制在規范允許的范圍之內，要進行有效的控制，就必須進行科學預測，以保證控制的準確性。對溫度應力的控制一般是現場進行溫控。在澆筑混凝土時，采用溫度傳感片和測溫儀，從澆筑開始測溫（包括入模溫度，環境溫度），并及時抹壓（特別是初凝前）和保溫保濕養護。澆筑完后根據溫控指標，及時調整保溫保濕養護條件。這里要說明一下，溫度影響系數受多種因素影響，其中溫度、濕度、散熱界面（土、空氣等），初凝時間、風速、溫差等影響較大，特別是風速和溫差較大時，溫度影響系數會大大降低，最高溫升將降低。但為防止降溫過快，形成大的溫度梯度，夏季選用蓄水養護，秋冬季加蓋草袋、海綿，如果工地風大、氣候干燥，拆模后應及時采取防風，保溫措施，并及時回填土，實踐證明這些方法對溫度影響系數的改變是非常有用的，控制也是非常成功的。

2、沉縮裂縫

沉縮裂縫在大體積混凝土（特別是泵送大流態混凝土）施工中也經常出現。主要原因是振搗不密實，沉實不足，或者骨料下沉，表層浮漿過多，砼澆筑后，沒有及時抹壓實（特別是初凝前的二次拌壓），且養護不及時，受風吹日曬，表面水份散失快，產生干縮，混凝土早期強度又低，不能抵抗這種變形而導致開裂。

二、大體積混凝土裂縫的控制方法

1、生產過程中控制混凝土溫升

1）選用中、低熱的水泥品種，可以減少水泥水化反應釋放的水化熱，使混凝土減少升溫。2）摻入一定數量的粉煤灰外加料。粉煤灰具有一定活性，既可以替代部分水泥，又能改善混凝土的粘塑性和可泵性，降低混凝土的水化熱 粉煤灰最多摻量不得高于水泥用量的20％。3）粗、細骨料的選擇；根據施工條件和施工工藝，盡量選用粒徑較大、級配良好的石子；細骨料采用優質中、粗砂。增大骨料粒徑可減少用水量，使混凝土的收縮和泌水隨之減少，同時也減少水泥用量，使水泥的水化熱減少，最終降低了混凝土的溫升。4）采用加冰水攪拌的方法控制混凝土出罐溫度在28度。具體方法是：當氣溫大于250C而≤300C時，混凝土在300C-340C之間，這時可采用加冰水攪拌的方法：預先往貯水罐中投入冰塊，水罐中裝設循環水泵以加快冰塊的融解速度，只要控制水溫在50C左右，然后按正常程序生產即可滿足要求。當氣溫>300C時，混凝土溫度在340C 以上，這時采用添加碎冰的方法比較有效。這種方法是用碎冰機把冰塊破碎成瓜米石大小，經稱量后設法把碎冰先與礦石骨料進行預混合和預分散，然后再與水泥等其他原材料一起混合攪拌。由于碎冰的粒徑較小；融解較快，當攪拌完畢時碎冰已全部融解，對混凝土的塌落度控制沒有任何影響。

2、延緩混凝土的降溫速率

大體積混凝土澆筑后應及時對混凝土進行保溫、保濕養護。保溫可減少混凝土上升溫階段的內外溫差，防止產生表面裂縫；保溫可防止混凝土表面脫水產生干縮裂縫；混凝土的保溫、保濕還可使混凝土水化降溫速率延緩，減少結構溫差，防止產生過大的溫度應力。

3、提高混凝土極限拉伸值

1）摻入微膨脹外加料。適量的微膨脹外加劑可補償混凝土的收縮，抵消由于多余水蒸發導致混凝土收縮而產生的拉應力，從而提高混凝土的抗裂性。2）改進施工工藝，提高施工質量。對澆筑后的混凝土進行二次振搗，能排除混凝土因泌水在粗骨料和鋼筋下部產生的水分和空隙，提高混凝土與鋼筋的握裹力，防止混凝土出現裂縫，增加混凝土的密實度，使混凝土的抗壓強度提高，從而提高抗裂性。

4、設置后澆帶

施工后澆帶的設置是目前大體積砼設計常用的方法，其主要作用是釋放早期砼硬化過程中的收縮應力，減小砼收縮變形。施工后澆帶寬為0.8～1.0米，間距30米左右，后澆帶宜設在受力較小的部位，一般在跨度的三分之一處，并應避免在大跨度處設置。后澆帶宜在兩個月以后采用強度等級比原設計砼高一級的補償收縮砼進行澆注。澆注時的溫度宜低于主體砼澆筑時的溫度，且宜低于25度。只要條件允許，后澆帶澆注時間應盡量延后，后澆帶砼澆注前應鑿毛并清理干凈，澆注時振搗密實，保濕保溫養護。

5、降低砼澆筑溫度

大體積砼最好選在春秋季施工，以降低澆注溫度，如果在夏季施工最好采取有效措施降低澆注溫度，例如搭設遮陽棚，防止陽光直設，或在混凝土中埋設冷卻管，采用循環水進行降溫。混凝土初凝之前可向冷卻管內注入涼水降溫，通過冷卻水循環，帶走混凝土體內的熱量，但這種方法必須要在澆筑之前制訂專項方案并經多方論證方可實施。 另外澆筑砼時還可以采用減少裝卸轉運次數、給砼泵搭遮陽棚、在砼泵管上覆蓋濕麻袋等輔助措施來降低砼澆注溫度，最好不要讓砼在太陽下直接爆曬。

6、施工過程中應加強質量控制預防裂縫

1）施工前應根據原材料、配合比、環境條件、施工方案和施工工藝等因素，進行溫控設計和溫控監測設計，并應在澆筑后按該設計要求對混凝土內部和表面的溫度實施監測的控制。對大體積混凝土進行溫度控制時，應使其內部最高溫度不大于75℃、內表溫差不大于25℃。為了減少內外溫差，澆筑前可以對混凝土用料遮蓋，避免日光暴曬，對鋼筋、模板表面可采用灑水降溫。2）對現場混凝土泵車進行合理安排和調度，安排好施工順序，以使混凝土結構一次澆筑成型，避免出現施工裂縫。3）混凝土澆筑時采用“分區定點、一個坡度、循序推進、一次到位”的澆筑工藝。根據混凝土泵車布料桿的長度，劃定澆筑區域，每臺泵車負責本區域混凝土澆筑。澆筑時先在一個部位進行，直至達到設計標高。混凝土形成扇形向前流動，然后在其坡面上連續澆筑，循序推進。這種澆筑方法能較好的適應泵送工藝，便每車混凝土都澆筑在前一車混凝土形成的坡面上，確保每層混凝土之間的澆筑間歇時間不超過規定的時間。同時可解決頻繁移動泵管的間題，也便于澆筑完的部位進行覆蓋和保溫。4）混凝土澆筑應連續進行，間歇時間不超過6h。如遇特殊情況，混凝土在4h仍不能連續澆筑時，需采取措施，即在己澆筑的混凝土表面上插φ12短插筋，長度lm，間距50mm，呈梅花形布置，同時將混凝土表面用塑料薄膜加草席覆蓋保溫。5）對于泵送混凝土，其表面水泥漿較厚，不僅會引起混凝土的表面收縮開裂.而且會影響混凝土的表面強度，因此在混凝土澆筑后要進行二次抹面工作。在混凝土澆筑后，初凝前先初步按設計標高用長刮尺刮平后，用木抹子抹壓，初凝后終凝前再用水抹子抹壓一遍，以閉合收水裂縫，避免混凝土收縮裂縫的產生。

7、注意混凝土的養護工作

大體積混凝土的養護是一項十分關鍵的工作。應根據氣候條件采取控溫措施，應按照“內降外保”的原則，對混凝土的內部采取設置冷卻水管循環水冷卻，對外部采取覆蓋蓄熱或蓄水保溫等措施進行，根據內外測溫結果，對外部養護措施進行適時調整，或增加水循環速度以及水溫，最終使內外溫差控制在25度以內。另外，混凝土澆注完畢后，應在其收漿后盡快予以覆蓋并灑水保濕養護，促進混凝土強度的穩定增長。采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥時，其養護時間不宜少于14天，采用其他品種水泥時不少于21天。在遇氣溫驟降天氣或寒冷季節澆筑的混凝土，除應對其外部加強覆蓋保溫外，還應適當延長養護時間。

三、結語

大體積混凝土結構裂縫的出現往往是設計、施工、材料、工藝等綜合因素作用的結果，原因比較復雜，但其中必然有一、兩個原因是主要的。只要我們能夠充分考慮的各種因素的影響，就能有效地控制大體積混凝土結構的裂縫。

參考文獻：

[1]徐至鈞，趙錫宏，大體積混凝土結構梁設計理論與技術新進展[M]，北京：機械工業出版社，2007

[2]李繼業，王仲發．淺析我國多數大體積混凝土工程質量問題與防治［M］．北京：化學工業出版社，2005．

[3]王玉蘭.鐘示生．淺談大體積混凝土施工質量管理問題［J］．世界建筑經濟論壇，2006，32(11)：13-14．

[4]何香凝.劉文靜．建筑工程大體積混凝土施工溫度控制問題分析［J］．北京建工學院學報，2010，(03)．