風區大體積混凝土裂縫控制

摘要：混凝土澆筑中的裂縫控制是一個普遍存在的難題，尤其是大體積混凝土結構，施工時應采取各種防范控制措施，保證混凝土的澆筑質量，防止出現裂縫，而風區大體積混凝土澆筑中裂縫控制就顯得更加重要。本文分析了大體積混凝土裂縫類型和裂縫產生的原因，主要是溫度裂縫和收縮裂縫，并結合風區實際情況提出了從配合比、原材、優化設計、混凝土養護等裂縫控制的技術措施。

關鍵詞：風區；大體積；混凝土；裂縫；控制

正文

1 裂縫產生機理及特征

從裂縫的形成過程可以看到，砼特別是大體積砼之所以開裂，主要是砼所承受的拉應力和砼本身的抗拉強度之間的矛盾發展的結果。因而為了控制大體積砼裂縫，就必須盡最大可能提高砼本身抗拉強度性能和降低拉應力（特別是溫度應力）這兩方面綜合考慮。抗拉強度主要決定了砼的強度等級及組成材料，要保證抗拉強度關鍵在于原材料的優化和配合比的優化（砼強度等級設計已經確定），由于砼選用地材，從經濟角度來考慮，原材料優化的空間相對較小，所以降低拉應力是控制砼裂縫的有效途徑，而降低拉應力主要通過減少溫度應力和收縮應力來控制溫度裂縫和收縮裂縫。

1.1 溫度裂縫

混凝土內部和外部的溫差過大會產生裂縫。溫差裂縫產生的主要原因是水泥水化熱引起的混凝土內部和混凝土表面的溫差過大。特別是大體積混凝土更易發生此類裂縫。溫差的產生主要有三種情況：第一種是在混凝土澆筑初期，這一階段產生大量的水化熱，形成內外溫差并導致混凝土開裂，這種裂縫一般產生在混凝土澆筑后的第3天(升溫階段)。另一種是在拆模前后，這時混凝土表面溫度下降很快，從而導致裂縫產生。第三種情況是當混凝土內部溫度高達峰值后，熱量逐漸散發而達到使用溫度或最低溫度，它們與最高溫度的差值即內部溫差。這三種溫差都會產生裂縫，但最嚴重的是水化熱引起的內外溫差。

1.2 收縮裂縫

混凝土在逐漸散熱和硬化過程中會導致其體積的收縮，對于大體積混凝土，這種收縮更加明顯。如果混凝土的收縮受到外界的約束，就會在混凝土體內產生相應的收縮應力，當產生的收縮應力超過當時的混凝土極限抗拉強度，就會在混凝土中產生收縮裂縫。影響混凝土收縮的主要因素主要是混凝土中的用水量、水泥用量及水泥品種。混凝土中的用水量和水泥用量越高，混凝土收縮就越大。水泥品種對干縮量及收縮量也有很大的影響，一般中低熱水泥和粉煤灰水泥的收縮量較小。

自身收縮是混凝土收縮的一個主要來源。自身收縮與干縮一樣，是由于水的遷移而引起的。但它不是由于水向外蒸發散失，而是因為水泥水化時消耗水分造成凝膠孔的液面下降形成彎月面，產生所謂的自干燥作用，導致混凝土體的相對濕度降低及體積減小而最終自身收縮。水灰比對自身收縮影響較大，在大體積混凝土里，即使水灰比并不低，自身收縮量值也不大，但是它與溫度收縮疊加到一起，就要使應力增大，所以在大體積混凝土施工時早就將自身收縮作為一項性能指標進行測定和考慮。

塑性收縮也是大體積混凝土收縮一個主要來源。在水泥活性大、混凝土溫度較高或者水灰比較低的條件下，混凝土的泌水明顯減少，表面蒸發的水分不能及時得到補充，這時混凝土尚處于塑性狀態，稍微受到一點拉力，混凝土的表面就會出現分布不規則的裂縫。出現裂縫以后，混凝土體內的水分蒸發進一步加快，于是裂縫迅速擴展。

2 裂縫控制的技術措施

裂縫會加速混凝土碳化和鋼筋銹蝕，并產生惡性循環，嚴重破壞混凝土結構的安全性和耐久性，給工程造成嚴重損失，所以裂縫控制顯得尤為重要。裂縫控制的主要技術措施涉及從設計到施工乃至后期養護的整個過程，分別介紹如下：

2.1 配合比的選用和水泥用量的控制

大量的試驗研究和工程實踐表明，每立方砼的水泥用量增減10kg，其水化熱使砼的溫度相應升高或降低1℃。在施工過程中，要在保證混凝土強度的條件下，通過進行砼試配，以進一步降低水泥用量。

2.2 優選混凝土各種原材料

（1）水泥：考慮普通水泥水化熱較高，特別是應用到大體積混凝土中，大量水化熱不易散發，導致混凝土內部溫度過高，內外部溫差過大使混凝土內部產生壓應力，表面產生拉應力，表面拉應力超過早期混凝土抗拉強度時就會產生溫度裂縫，因此應優先選用低水化熱的水泥品種，如粉煤灰硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥（有抗滲要求不宜使用）。

（2）粗骨料：采用碎石，粒徑5-31.5mm，含泥量不大于1%。選用粒徑較大、級配良好的石子配制的混凝土，和易性較好，抗壓強度較高，同時可以減少用水量及水泥用量，從而使水泥水化熱減少，降低混凝土溫升。

（3）細骨料：采用中砂，平均粒徑大于0.5mm，含泥量不大于5%。選用平均粒徑較大的中、粗砂拌制的混凝土比采用細砂拌制的混凝土可減少用水量10%左右，同時相應減少水泥用量，使水泥水化熱減少，降低混凝土溫升，并可減少混凝土收縮。

（4）粉煤灰：粉煤灰的水化熱遠小于水泥，在大體積混凝土中摻入20%-25%粉煤灰，不僅可減少水泥用量，又可有效降低水化熱。同時，使用粉煤灰可變廢為寶，符合環保要求。

（5）外加劑：選用緩凝減水劑，降低水化溫升，延遲水化熱釋放速度，有效防止裂縫；添加抗裂致密劑，按膠凝材料的1.5%比例加入，可以較好的平衡混凝土內外溫差減少表面裂紋的出現，并可以小幅度增加混凝土強度。

2.3 設計優化措施

（1）精心設計混凝土配合比，盡可能的降低混凝土的單位用水量。

（2）增配構造筋提高抗裂性能，配筋應采用小直徑、小間距。

（3）在易裂的邊緣部位設置暗梁，提高該部位的配筋率，提高混凝土的極限拉伸。

（4）充分考慮施工時的氣候特征，合理設置后澆縫。

2.4 施工及養護控制措施

本標段施工地點位于哈密市以東100公里左右的戈壁灘，屬煙墩風區，毗鄰著名的三十里風區和百里風區，屬溫帶沙漠性氣候，風沙大，地面水分極易蒸發，空氣干燥，相對濕度小，日照時間長，夏季溫度特別高，晝夜溫差特別大。結合風區實際施工情況總結提出幾點風區混凝土施工及養護的措施：

（1）控制砼的出機溫度和入模溫度，盡量避免溫度過高或過低時施工。

（2）合理安排施工時序，嚴格控制混凝土的澆筑速度，一次澆注的混凝土不可過高、過厚，以保證混凝土溫度均勻上升。

（3）采用合理的施工方法，分層均勻澆筑，每層混凝土初凝前都確保被上層混凝土覆蓋，保證上下層澆筑間隔不超過混凝土初凝時間，避免施工縫出現。

（4）保證振搗密實，嚴格控制振搗時間、移動距離和插入深度，嚴防漏振及過振。

（5）混凝土澆筑抹面后應立即覆蓋土工布，進行灑水養護7天。在模板四周搭設遮陽棚避免陽光直射，夜間模板整體覆蓋不透氣帆布，保濕。模板拆除前，對遮陽棚內模板和地面進行持續灑水降溫保濕，防止內外溫差過大，水蒸發過快造成混凝土裂縫。

（6）合理控制拆模時間，待混凝土強度達到75%及以上時拆除模板。

（7）拆模后，拆除遮陽棚，混凝土表面要用土工布形成密封的整體，再用土工布進行全包裹，持續灑水養護，對混凝土保溫保濕養護，降低混凝土內外溫差，減少溫度應力，可以保證混凝土強度完全達到要求，減少表面的裂紋。

3 結語

裂縫是混凝土施工中不可避免的普遍現象，大體積混凝土施工更是如此。但是，裂縫的出現不僅會降低結構物的抗滲能力，影響結構物的使用功能，而且會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影響結構物的承載能力。因此，我們在風區這樣惡劣的施工環境中，應充分認識到裂縫的出現對結構物的危害性，采取各種有效的措施和合理的處理方法，保證工程的質量。