大體積砼的裂縫分析及措施

摘要：大體積混凝土裂縫在實(shí)際施工時(shí)很容易出現(xiàn)，通過綜合分析工程實(shí)際，對于為什么大體積混凝土?xí)a(chǎn)生裂縫，給出了答案；同時(shí)提出了防止裂縫發(fā)生的方法，在今后的工程實(shí)踐中要很好的運(yùn)用這些措施對裂縫加以控制，以保證大體積混凝土的施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：大體積 混凝土裂縫 防裂措施

1 概述

建筑市場的逐步繁榮，大型構(gòu)筑物或現(xiàn)代化技術(shù)設(shè)施越來越多，大體積混凝土表現(xiàn)出了其自身的一些優(yōu)勢，包括施工簡便、價(jià)格便宜，質(zhì)量較高，承載力大、具有較好的裝飾性，已逐漸成為構(gòu)成大型設(shè)施或構(gòu)筑物主體的重要組成部分。混凝土工程中面臨的一個(gè)重要的問題，也是在施工過程中出現(xiàn)的最多的問題就是開裂，如果有裂縫出現(xiàn)，尤其是貫穿裂縫出現(xiàn)在基礎(chǔ)時(shí)，就會減弱結(jié)構(gòu)的耐久性，進(jìn)而給結(jié)構(gòu)造成非常大的危害，構(gòu)件如果不具備較強(qiáng)的承載力，就很可能造成建筑物在使用時(shí)發(fā)生不安全事件。基于以上原因，大體積混凝土的開裂問題應(yīng)受到關(guān)注，并加以防止。

2 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及分類

2.1 產(chǎn)生裂縫的原因。由于大體積混凝土的結(jié)構(gòu)截面比較大，表面系數(shù)比較小，水泥用量比較多，水泥在混凝土澆注后會散發(fā)出大量的水化熱，混凝土溫度會因它們的熱量凝聚在一起而急劇升高。由于散熱慢、體積大、導(dǎo)熱性差是混凝土本身具有的特點(diǎn)，所以，混凝土內(nèi)部熱量難以散發(fā)，而外部散熱較快。結(jié)構(gòu)自身約束依據(jù)熱脹冷縮的原理是由伴隨溫度變化引起的建筑物體積變化產(chǎn)生的應(yīng)力，而當(dāng)抗拉強(qiáng)度小于拉伸應(yīng)力時(shí)混凝土產(chǎn)生裂縫。

2.2 根據(jù)裂縫深度不同劃分裂縫。以裂縫深度為標(biāo)準(zhǔn)，大體積混凝土大致可分為表面裂縫、貫穿裂縫及深層裂縫。

由于混凝土表面可以比較快散熱，而越往混凝土內(nèi)部散熱會越慢，這樣逐漸形成了溫度梯度，從而混凝土表面產(chǎn)生了拉應(yīng)力，而壓應(yīng)力在內(nèi)部產(chǎn)生，當(dāng)混凝土的本身抗拉強(qiáng)度小于拉應(yīng)力的強(qiáng)度時(shí)就會產(chǎn)生表面裂縫。

當(dāng)混凝土出現(xiàn)表面裂縫而又不嚴(yán)加控制時(shí)便形成了深層裂縫，結(jié)構(gòu)的斷面最終被切斷了，成為貫穿裂縫。結(jié)構(gòu)的耐久性、防水性受到嚴(yán)重的破壞，結(jié)構(gòu)的正常使用也受到影響。

貫通裂縫是由于大體積混凝土水化熱量的積聚達(dá)到了一定高度后，降溫引起變形，失水造成體積收縮變形，以及受到地基、結(jié)構(gòu)邊界條件約束引起的拉應(yīng)力，當(dāng)這些最終超過了混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)貫通整個(gè)截面的裂縫就產(chǎn)生了。

2.3 通常所見裂縫的劃分。在大體積混凝土結(jié)構(gòu)上比較常見的裂縫有黏著裂縫、水泥石裂縫和鋼筋骨料裂縫三種。前兩種比較常見，第三種出現(xiàn)的頻率比較低。它們的出現(xiàn)影響了混凝土本身的物理學(xué)性質(zhì)，必須進(jìn)行控制。一方面要提高混凝土的抗拉強(qiáng)度，另一方面要控制溫度應(yīng)力，使其小于混凝土的抗拉強(qiáng)度。

2.4 可控的裂縫范圍。在最大允許值的范圍內(nèi)，裂縫就不會影響到結(jié)構(gòu)的安全。正常環(huán)境下，室內(nèi)出現(xiàn)的裂縫寬度要≤0.3毫米，一般裂縫的寬度在地下或半地下結(jié)構(gòu)如出現(xiàn)0.1～0.2毫米時(shí)，就會影響到混凝土的防水性，早期可能有輕微滲水，但過一段時(shí)間后裂縫可自愈。

3 防止裂縫的措施

3.1 優(yōu)選原材料。

3.1.1 水泥。要盡量降低水化熱從而使溫差減小，因?yàn)樗療崾钱a(chǎn)生溫差的最主要原因，所以采用的水泥要盡量選早期水化熱低的，而水泥水化熱的降低主要是要通過選擇適宜的礦物組成并調(diào)整水泥的細(xì)度模數(shù)來實(shí)現(xiàn)，熟料中C3S和C3A的含量必須降低才能減少水泥的水化熱，一般應(yīng)在施工中采用熱硅酸鹽水泥和低熱礦渣水泥。另外，水泥水化熱的放熱速率會受到細(xì)度的影響，所以應(yīng)盡量減小水泥的細(xì)度，當(dāng)然水泥的活性也不能因此而受到影響。

3.1.2 摻加粉煤灰。混凝土拌制過程中可以用粉煤灰代替部分水泥，以減少水泥用量、降低水化熱、提高混凝土的和易性，粉煤灰的摻入可起到減少水泥用量、降低混凝土的熱脹；二次反應(yīng)的界面相應(yīng)的增加，更加均勻的分散在混凝土中；降低混凝土中總的孔隙率，硬化后的混凝土分布更合理、更致密，減少了收縮值。

3.1.3 骨料。①粗骨料。最好使粗骨料的粒徑變得更大一些，當(dāng)粗骨料級配越好、粒徑越大時(shí)，其總表面積就會更小，這樣就會減少水泥砂漿用量和水泥用量，水化熱就降低了，以此達(dá)到不出現(xiàn)裂縫的目的。②細(xì)骨料。當(dāng)級配良好時(shí)，伴隨著中砂和中粗砂孔隙率的減小，總表面積也會相應(yīng)的減小，這樣不僅可以使混凝土的用水量變少，而且水泥用量也會更少，水化熱也隨之降低了，從而減少裂縫的產(chǎn)生，同時(shí)，當(dāng)含泥量比較大時(shí)，收縮變形也會越來越厲害，就會產(chǎn)生更大的裂縫，因此要掌握好砂子的含泥量，細(xì)骨料中的中粗砂最好要保持其潔凈。

3.1.4 加入外加劑。由于添加一些外加劑，會有效地改善凝土收縮開裂的情況，所以可以適當(dāng)?shù)奶砑右恍┩饧觿渥饔弥饕校孩贉p水劑在防止混凝土開裂方面的作用。當(dāng)混凝土處于某種強(qiáng)度時(shí)，減水劑能夠達(dá)到使水泥用量變少的目的，將同時(shí)使水灰比變小，使混凝土具備更好的和易性、具有更高的混凝土強(qiáng)度，這樣能夠有效的防止混凝土開裂。②緩凝劑在防止混凝土開裂方面的作用。當(dāng)出現(xiàn)放熱峰值時(shí)，混凝土強(qiáng)度也會隨之增加，由于隨齡期的增長混凝土的強(qiáng)度會增大，裂縫出現(xiàn)的機(jī)率減小，而緩凝劑的作用正是延緩混凝土放熱峰值出現(xiàn)的時(shí)間，并可改善和易性，塌落度在運(yùn)輸時(shí)的損失降低。③在防止混凝土開裂方面引氣劑的作用。混凝土的和易性、可泵性及耐久性能可以隨著引氣劑摻入到混凝土中得到改善和提高，混凝土的抗裂性能也會相應(yīng)的有所改善。

盡管外加劑能夠在一定程度上避免裂縫，但如果外摻量太多的話，就會導(dǎo)致負(fù)面效果，所以應(yīng)按規(guī)定使用、摻加。

3.2 施工中運(yùn)用合理的施工方法。

3.2.1 混凝土的拌制。①保證原材料在混凝土拌制過程中計(jì)量準(zhǔn)確，混凝土的出機(jī)塌落度應(yīng)嚴(yán)格控制。②要努力使混凝土拌合物在出機(jī)口的溫度變低，可以將拌和物送冷風(fēng)冷卻，加冰拌合，可使用這兩種辦法來降低拌合物的溫度，新拌混凝土的溫度大約要保持在6℃。

3.2.2 澆注混凝土、拆模。①對混凝土澆注過程中的質(zhì)量控制。若想使混凝土的密實(shí)程度符合相關(guān)的規(guī)定，就要做好澆注時(shí)的振搗工作，保持振搗時(shí)間的均勻，最好是使表面出現(xiàn)泛漿，振搗力所波及的范圍要有1/2的重疊，澆注完后壓實(shí)、抹平混凝土表面，避免出現(xiàn)裂縫。②混凝土的澆注時(shí)間要控制好。夏天若需要澆注，最好不要在正午高溫的時(shí)候進(jìn)行，最好是在晚上，此外，還需要注意的就是不要在太陽輻射較高的時(shí)候澆注。③控制混凝土拆模時(shí)間。在實(shí)際溫度養(yǎng)護(hù)的條件下，混凝土中心與表面最低溫度控制在25℃以內(nèi)，混凝土強(qiáng)度需達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%以上，預(yù)計(jì)混凝土表面溫降不超過9℃以上才可以進(jìn)行拆模作業(yè)。

3.2.3 表面隔熱保護(hù)要做好。大體積混凝土的溫度裂縫產(chǎn)生的原因主要是，與混凝土表面相比，其內(nèi)部更容易散熱，澆注后會出現(xiàn)內(nèi)外溫差，一般情況下，表面收縮受在內(nèi)部的限制下會導(dǎo)致拉應(yīng)力不大，它比混凝土的抗拉強(qiáng)度要小，所以會出現(xiàn)裂縫。這時(shí)如果通風(fēng)散熱的力度過大，或者是進(jìn)入了冷空氣，就會造成表面溫度大幅度的減小，出現(xiàn)裂縫，因此，在溫度較低的季節(jié)，要注意在拆模后及時(shí)做好表面保護(hù)，最大限度的避免因表面溫度的大幅度變低而產(chǎn)生的裂縫。

3.2.4 養(yǎng)護(hù)。灑水養(yǎng)護(hù)應(yīng)及時(shí)在混凝土澆注完畢后進(jìn)行，保持混凝土表面處于濕潤狀態(tài)，這樣混凝土強(qiáng)度得到穩(wěn)定增長的同時(shí)也可以防止干縮裂縫的產(chǎn)生。應(yīng)立即在澆注完畢后的12～18h內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，不少于設(shè)計(jì)齡期或28d的連續(xù)養(yǎng)護(hù)時(shí)間要保證。

3.2.5 通水冷卻。通制冷水可以降低在高溫季節(jié)施工時(shí)混凝土最高溫度峰值出現(xiàn)的初期，要掌握好通水時(shí)間，需要強(qiáng)調(diào)的是，隨著時(shí)間的增加，降溫幅度也會增大，致使較大溫度應(yīng)力的產(chǎn)生。若施工是在夏末秋初，要在中期通水冷卻，以此來達(dá)到減小內(nèi)外溫差的目的，中期通水通常使用的都是河水，通水時(shí)間大約需要兩個(gè)月。

3.3 設(shè)計(jì)控制。截面的突變可由科學(xué)化的平面立體設(shè)計(jì)來避免，從而減少約束力。混凝土盡可能選用中、低強(qiáng)度的，要選擇C3A含量低的。選擇小直徑鋼筋，布置間距要密，要在0.3%-0.5%之間的截面配筋率。因?yàn)榛A(chǔ)同時(shí)受到樁基和地基的約束，為減小其約束，應(yīng)在基礎(chǔ)的下底面設(shè)置滑動(dòng)層，降低混凝土內(nèi)部的約束應(yīng)力。

4 結(jié)語

在目前建設(shè)工程領(lǐng)域，大體積混凝土的開裂問題受到學(xué)術(shù)界和相關(guān)人士的關(guān)注，通過本文的分析可以了解大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的一些原因，以及采取哪些措施來防止，希望能引起重視，并將合理的措施應(yīng)用在施工中，以求大體積混凝土裂縫可以得到有效的防止。

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