大體積混凝土裂縫的原材料控制淺析

摘要：大體積混凝土施工中普遍會遇到裂縫控制問題，通過對大體積混凝土裂縫產生的原因和類型的論述，從建筑材料及溫度控制環節提出了預防裂縫的綜合措施。

關鍵詞：大體積混凝土 裂縫 收縮 安定性 裂縫控制

1 大體積混凝土裂縫形成機理

大體積混凝土的裂縫形成的原因主要是因為收縮不均、混凝土所含礦物不穩定、環境條件惡劣等引起的。

1.1 由溫度差引起的裂縫 混凝土中的水泥在水化過程中放出大量熱量，造成混凝土內外溫度不均，混凝土內部膨脹大大超過表面的膨脹。對于大體積混凝土而言內部應力很容易引起結構表面產生裂縫。形成溫度差主要有三個時期：首先是在澆筑初期水泥釋放水化熱階段內部溫度過高，然后是在混凝土凝固后拆模階段表面溫度迅速下降，最后是在水化熱釋放完成后散熱階段溫度不均引起的溫差過大。在這幾種條件下都能形成溫差裂縫。

1.2 水泥的性質不穩定會引起混凝土結構表面龜裂，形成安定性裂縫。

1.3 大體積混凝土在養護期內逐漸冷卻硬化會造成結構有明顯的收縮，混凝土內部與外界之間會形成抗收縮的拉應力，拉應力比混凝土自身的強度大時的破壞現象就是收縮裂縫。控制混凝土水量、水泥用量，降低水化熱生成量，是控制收縮裂縫的主要途徑。混凝土收縮中自身收縮占有主要的比例。水在混凝土內部遷移會引起自身收縮。水泥水化消耗掉凝膠孔中的水，形成干燥空隙后結構內部收縮，水灰比小于0.4時這種變化十分明顯，與干縮效果持平。自身收縮發生在水泥水化過程中，模板拆除后在混凝土的自身收縮與溫度收縮共同作用下，結構應力變大，因此必須監視自身收縮的發展趨勢，保證水灰比高比例，避免由于自身收縮造成的開裂。塑性收縮的地位在大體積混凝土中與自身收縮持平，混凝土中的水泥如果性質活躍、混凝土處于高溫狀態熱量沒有散失抑或水灰比低于0.35，那么混凝土內部的水極少能補充到表面，混凝土又沒有達到足夠強度來抵抗拉應力，此時如果外部應力突然加載到混凝土結構上，就會造成混凝土表面形成無規律的龜裂。水分從裂縫中加速蒸發，導致裂縫深化發展。及時做好補水防護能避免塑性收縮發生。

2 裂縫防治的材料措施

混凝土的配合工藝要科學可靠。保證混凝土的流動性的前提下，降低混凝土對水的依賴。配比中沙料用量要少、顆粒直徑要大、水膠比要低，高粉煤灰用量要大。同時適當加入高效的減水劑及引氣劑，把握好混凝土自身的性能。

2.1 為了減少水泥在混凝土中的比例，控制混凝土結構的溫度升高。在設計允許的情況下，混凝土強度、監理驗收、混凝土制造工藝設計的基準可選擇混凝土50d工作強度。

2.2 控制混凝土的溫升就要減小混凝土中水泥的配比，同時又減輕了養護的難度，節約費用，一般來說，大體積混凝土的前度等級在C15～C40之間選擇，水泥的單位立方米質量不超過400kg。

2.3 礦渣水泥的水化熱低于其他普通水泥，應該在大體積混凝土中優先采用。進行水化熱測定達標的水泥才能使用。根據國標配置混凝土的水泥8d的水化熱要小于260kJ/kg。

2.4 骨料的質量控制。骨料占據大體積混凝土體積的8成以上。骨料的選料原則是：不易膨脹、彈性模量不高、表面干凈、級配良好。沙料選擇直徑在5～50mm范圍的中砂為宜。沙石中泥的質量控制在百分之一以內。另外摻加粒徑在100-400之間的石料能進一步減少混凝土的用量，對控制溫升有積極作用。

2.5 適當摻加粉煤灰。混凝土中摻用粉煤灰后，可提高混凝土的抗滲性、耐久性，減少收縮，降低膠凝材料體系的水化熱，提高混凝土的抗拉強度，抑制堿骨料反應，減少新拌混凝土的泌水等。

2.6 加入摻合料與外加劑。目前多數建筑使用粉煤灰作為主要摻合料來改善混凝土均勻度與密實性。外加劑主要指減水劑、緩凝劑和膨脹劑，有減少水量、緩沖凝固、抗收縮的作用，對混凝土收縮開裂有如下的影響：①減水劑對混凝土開裂的影響。減水劑能夠提高混凝土和易性，降低攪拌、運輸等的操作工序。給混凝土加入減水劑減少水泥用量，混凝土仍然能夠保持足夠的強度。水灰比降低水化熱溫升降低，混凝土結構內應力減少，有利控制開裂。②緩凝劑對混凝土開裂的影響。緩凝劑延長混凝土水化時間，能保證混凝土有足夠的強度使得水化放熱最劇烈時引起收縮變形不至于開裂。同時，緩凝劑還能增強混凝土抗塌落的能力，有利運輸。③引氣劑對混凝土開裂的影響。引氣劑在混凝土的應用對改善混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土耐久性能十分有利。在一定程度上增大混凝土的抗裂性能。外加劑雖然有諸多優點，但摻量過大會降低混凝土的使用性能。

3 溫度控制措施

大體積混凝土施工重點主要是將溫度應力產生的不利影響減少到最小，防止和降低裂縫的產生和發展。對此，《混凝土結構工程施工及驗收規范》曾作了如下要求“大體積混凝上表面和內部溫差應控制在設計要求的范圍內，當設計無具體要求時，溫差不宜超過25℃，并對澆筑溫度也作了“不宜超過28℃的規定。大體積混凝土溫差控制要掌握三個要領：第一是把大體積混凝土的絕對溫升控制在允許范圍中；第二是采取必要的措施降低混凝土內部溫度及保持混凝土表面溫度；第三是改善應力集中面的約束條件，增加配筋的直徑與間距。總之，控制大體積混凝土裂縫，要根據裂縫形成的原因進行混凝土原材料的選擇與配比。

參考文獻：

[1]戴鎮潮.大體積混凝土的防裂.混凝土，2001（9）：10.

[2]覃維祖.混凝土的收縮、開裂及其評價與防治.混凝土，2001（7）：3.

[3]遲陪云.大體積混凝土開裂的起因及防裂措施.混凝土，2001（12）：31.

作者簡介：姜瑩（1979-），女，遼寧海城人，本科，海城市建設工程質量監督站。