探析大體積現(xiàn)澆混凝土施工中裂縫的防治措施

程先娜　郭廣智

摘 要：在建筑工程規(guī)模不斷擴(kuò)大的背景下，大體積混凝土在建筑工程中的應(yīng)用也越來越多，特別是一些高層建筑、水利工程等特定工程。但是大體積混凝土施工中產(chǎn)生的裂縫問題一直是其應(yīng)用中的一個(gè)難點(diǎn)。為了更好的解決大體積混凝土施工中裂縫問題，該分析了裂縫產(chǎn)生的機(jī)理及其影響因素，并提出了針對性的施工裂縫防治措施。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土 裂縫 防治對策

中圖分類號：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（c）-0123-01

作為基礎(chǔ)建設(shè)中應(yīng)用最為廣泛的一種建筑材料，其已有一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展歷史了。在基礎(chǔ)建設(shè)不斷發(fā)展的背景下，在一些高層建筑的基礎(chǔ)、水利大壩以及大型設(shè)施的基礎(chǔ)等大型結(jié)構(gòu)物中，大體積混凝土經(jīng)常被工程人員采用。但是，大體積混凝土結(jié)構(gòu)物的截面尺寸比較大，同時(shí)其表面在空氣中裸露，這就會造成施工過程中，混凝土中水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱，結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度快速升高、內(nèi)外產(chǎn)生較大的溫差，在溫度應(yīng)力的作用下出現(xiàn)裂縫，對結(jié)構(gòu)物的安全性以及正常使用造成影響。所以，研究大體積混凝土施工裂縫產(chǎn)生的機(jī)理，并在施工中進(jìn)行必要的防治就十分有必要。

1 大體積混凝土裂縫概述

1.1 大體積混凝土裂縫的類型

（1）收縮裂縫

混凝土因?yàn)槠渥陨斫M成特性的影響，造成混凝土施工、使用過程中出現(xiàn)收縮在所難免，如果混凝土的收縮應(yīng)力超過了自身的抗拉強(qiáng)度，就會造成混凝土結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)裂縫。收縮裂縫在大體積混凝土中主要表現(xiàn)在其表面的網(wǎng)狀或者不規(guī)則的裂縫。產(chǎn)生收縮裂縫主要是因?yàn)榇篌w積混凝土比較大的結(jié)構(gòu)尺寸，水泥水化過程中有大量的水化熱產(chǎn)生，造成混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度升高，從而在大體積混凝土中產(chǎn)生了溫度梯度，不同部位的收縮變形不一樣，就會因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的收縮不協(xié)調(diào)造成裂縫的產(chǎn)生，這些裂縫最終會造成結(jié)構(gòu)物的開裂、形變或者破壞。表面裂縫和貫穿裂縫是收縮裂縫常見的兩種形式。前者是因?yàn)榇篌w積混凝土的表面和結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生溫度梯度，在表面有拉應(yīng)力出現(xiàn)。這種拉應(yīng)力超過了混凝土自身的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會在結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)裂縫，這種裂縫在混凝土澆筑48～72 h后會出現(xiàn)。而貫穿裂縫發(fā)生在結(jié)構(gòu)降溫的過程中，因?yàn)闇囟鹊慕档彤a(chǎn)生的收縮應(yīng)力超過了外界產(chǎn)生的極限拉應(yīng)力，造成結(jié)構(gòu)物中貫穿裂縫的產(chǎn)生。貫穿裂縫的產(chǎn)生一般發(fā)生在澆筑完一周左右。

（2）干縮裂縫。干縮裂縫產(chǎn)生是水泥漿中水分的蒸發(fā)造成的，具體來說是因?yàn)榛炷两Y(jié)構(gòu)物的表面與內(nèi)部的水泥漿的蒸發(fā)速度不協(xié)調(diào)造成的。因?yàn)榛炷恋谋砻媾c外界接觸，水分的蒸發(fā)速度比較快，相應(yīng)的變形也會比較大，而結(jié)構(gòu)內(nèi)部的水分蒸發(fā)比較小或者不蒸發(fā)，其對應(yīng)的形變也會較小，結(jié)構(gòu)內(nèi)外的變形不一致就會產(chǎn)生裂縫。這種裂縫出現(xiàn)的時(shí)間一般在養(yǎng)護(hù)完成7 d后出現(xiàn)。

（3）塑性收縮裂縫。造成這種裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)物凝結(jié)前因?yàn)閻毫犹鞖獾某霈F(xiàn)造成的，比如大風(fēng)或者高溫等，其產(chǎn)生的機(jī)理與干縮裂縫產(chǎn)生的原因類似。結(jié)構(gòu)表面的水分在遇到惡劣天氣時(shí)水分損失比較快，這就會在結(jié)構(gòu)表面產(chǎn)生龜裂。

1.2 影響大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的因素

首先是混凝土自身造成的裂縫。因?yàn)榛炷恋目估瓘?qiáng)度比較低，當(dāng)混凝土中的收縮應(yīng)力比較大時(shí)就有可能產(chǎn)生裂縫。而水泥的牌子不同，收縮能力就會不同，在應(yīng)用中，混凝土中水泥水化的速率隨著其比表面積的增大而增加，水分的消耗量也越多，相應(yīng)的收縮能力就越強(qiáng)，比較容易產(chǎn)生裂縫。而混凝土的骨料中含泥量比較大時(shí)，水泥漿體跟骨料間的粘合能力就下降，自然就容易出現(xiàn)裂縫。因此，水泥的型號、骨料中的含泥量以及骨料的種類對混凝土的干縮都有一定的影響。另外，混凝土中采用的外加劑的應(yīng)用不當(dāng)，也會對混凝土結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生裂縫有一定影響。

其次是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造成的裂縫。大體積混凝土對結(jié)構(gòu)的合理性要求比較高，如果結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出現(xiàn)不合理的地方，就會因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的變形或者荷載造成結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。比如，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中沒有考慮混凝土結(jié)構(gòu)使用中的荷載影響，就會造成結(jié)構(gòu)物超過設(shè)計(jì)荷載而出現(xiàn)裂縫。而一些結(jié)構(gòu)，雖然材料自身的強(qiáng)度不是很高，但是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較合理，使得結(jié)構(gòu)物整體的承載能力較好，也能夠適應(yīng)結(jié)構(gòu)的變形，其抗裂性能自然提升。

再者就是施工方面的因素造成的。施工中產(chǎn)生裂縫是大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因。施工中的一些不規(guī)范操作，例如，混凝土運(yùn)送中出現(xiàn)時(shí)間耽擱，使得運(yùn)到施工現(xiàn)場的混凝土水分損失嚴(yán)重，不僅造成施工性能下降，而且也加快了混凝土的收縮，最終導(dǎo)致混凝土中產(chǎn)生塑性收縮裂縫或者干縮裂縫。有時(shí)候振搗方式選擇不當(dāng)也會造成裂縫產(chǎn)生。同時(shí)，大體積混凝土澆筑完成后，如果不重視后期養(yǎng)護(hù)工作，就會導(dǎo)致混凝土凝結(jié)過程中收縮裂縫的產(chǎn)生。施工中混凝土暴露到空氣中缺乏養(yǎng)護(hù)的情況十分常見，這就加速了大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生。

2 裂縫的防治對策

2.1 設(shè)計(jì)方面對策

大體積混凝土設(shè)計(jì)中主要從結(jié)構(gòu)、混凝土配合比以及配筋設(shè)計(jì)這幾個(gè)方面來考慮大體積混凝土的防裂。大體積混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，不僅僅考慮結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)，還要將結(jié)構(gòu)使用中可能承受的各種荷載考慮進(jìn)去，綜合考慮各方面的因素，科學(xué)、合理的選擇混凝土結(jié)構(gòu)，避免因?yàn)楹奢d考慮不到位而造成使用過程中出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象。而對于混凝土的配合比設(shè)計(jì)，應(yīng)該根據(jù)大體積混凝土自身的特點(diǎn)，在保證混凝土施工性能得到滿足的條件下，細(xì)集料的用量以及水灰比要盡可能的降低，這就要求骨料的級配要合理。

2.2 原材料的選用

選擇原材料時(shí)，一方面是注意對水泥的選擇，在滿足規(guī)范規(guī)定的前提下，為了降低水泥水化過程中的放熱，選擇的水泥的水化熱要小，不要選擇細(xì)度比較細(xì)的水泥，從而降低混凝土的收縮。另外一方面，選擇骨料時(shí)要控制骨料中的含泥量，要有良好的級配，同時(shí)骨料自身的彈性模量以及膨脹量要盡可能低。

2.3 施工控制措施

要想控制大體積混凝土施工中產(chǎn)生裂縫，要嚴(yán)格控制施工操作，施工中嚴(yán)格按照操作規(guī)程來進(jìn)行，保證整個(gè)施工過程的質(zhì)量，同時(shí)，項(xiàng)目相關(guān)負(fù)責(zé)人要對施工過程進(jìn)行監(jiān)督、檢查。

大體積混凝土澆筑工程中澆筑溫度要低于28 ℃，這就要求選擇澆筑時(shí)間時(shí)要考慮溫度的影響。而且大體積混凝土要盡可能分塊澆筑，并且對混凝土的內(nèi)部用冷卻水降溫，從而加快大體積混凝土的放熱。澆筑時(shí)一般采用分層澆筑方法，每層的澆筑厚度選擇30 cm左右，但是兩層間的澆筑間隔不宜過長，在下次混凝土初凝結(jié)束以前進(jìn)行上層澆筑，振搗過程中要避免出現(xiàn)離析現(xiàn)象。同時(shí)要對混凝土的溫度進(jìn)行監(jiān)控，掌握混凝土的溫度變化情況。另外，要重視澆筑完成后對大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)，避免澆筑成型后表面因?yàn)樗謸p失過快而出現(xiàn)表面裂縫。

3 結(jié)語

大體積混凝土在特殊工程中有著十分重要的作用，而如何采取有效的措施控制其施工中產(chǎn)生的裂縫就顯得尤為重要。在裂縫控制過程中，應(yīng)該從設(shè)計(jì)、材料選擇以及施工控制這幾個(gè)方面采取措施，文章也從這幾個(gè)方面給出一些建議，希望能對大體積混凝土施工中的裂縫防治有一定幫助。

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