大體積混凝土裂縫防治技術(shù)

王曉華

摘 要：混凝土的裂縫問題是工程中普遍存在的問題，而又難于解決的實(shí)際問題，混凝土裂縫問題原因復(fù)雜多樣，材料質(zhì)量、混凝土配合比、施工工藝、后期養(yǎng)護(hù)，每個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)可能導(dǎo)致裂縫的生成，影響工程實(shí)體質(zhì)量。本文對(duì)混凝土工程中常見的一些裂縫問題進(jìn)行淺談，并重點(diǎn)闡述大體積混凝土裂縫一些預(yù)防及處理措施。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土 裂縫 預(yù)防

中圖分類號(hào)：TU528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）08（a）-0046-01

混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均質(zhì)脆性材料。由于混凝土施工和本身變形、約束等一系列問題，硬化成型的混凝土中存在著眾多的微孔隙、氣穴和微裂縫，正是由于這些初始缺陷的存在才使混凝土呈現(xiàn)出一些非均質(zhì)的特性。微裂縫通常是一種無(wú)害裂縫，對(duì)混凝土的承重、防滲及其他一些使用功能不產(chǎn)生危害。但是在混凝土受到荷載、溫差等作用之后，微裂縫就會(huì)不斷的擴(kuò)展和連通，最終形成我們?nèi)庋劭梢姷暮暧^裂縫，也就是混凝土工程中常說(shuō)的裂縫。

1 混凝土常見裂縫原因分析

近代科學(xué)研究和大量的混凝土工程實(shí)踐證明，在混凝土工程中裂縫問題是不可避免的，在一定的范圍內(nèi)也是可以接受的，只是要采取有效的措施將其危害程度控制在一定的范圍之內(nèi)。鋼筋混凝土規(guī)范也明確規(guī)定：有些結(jié)構(gòu)在所處的不同條件下，允許存在一定寬度的裂縫。但在施工中應(yīng)盡量采取有效措施控制裂縫產(chǎn)生，使結(jié)構(gòu)盡可能不出現(xiàn)裂縫或盡量減少裂縫的數(shù)量和寬度，尤其要盡量避免有害裂縫的出現(xiàn)，從而確保工程質(zhì)量。

混凝土裂縫產(chǎn)生的原因很多，有變形引起的裂縫：如溫度變化、收縮、膨脹、不均勻沉陷等原因引起的裂縫；有外荷載作用引起的裂縫；有養(yǎng)護(hù)環(huán)境不當(dāng)和化學(xué)作用引起的裂縫等等。在實(shí)際工程中要區(qū)別對(duì)待，根據(jù)實(shí)際情況解決問題。大體積混凝土裂縫出現(xiàn)的最突出原因是混凝土實(shí)體內(nèi)外溫差引起，混凝土澆筑后，在硬化過(guò)程中，水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱，由于混凝土的體積較大，大量的水化熱聚積在混凝土內(nèi)部而不易散發(fā)，導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升，而混凝土表面散熱較快，這樣就形成內(nèi)外的較大溫差，較大的溫差造成內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫，這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中當(dāng)溫差變化較大，或者是混凝土受到寒潮的襲擊等，會(huì)導(dǎo)致混凝土表面溫度急劇下降，而產(chǎn)生收縮，表面收縮的混凝土受內(nèi)部混凝土的約束，將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫，這種裂縫通常只在混凝土表面較淺的范圍內(nèi)產(chǎn)生。

2 控制溫度應(yīng)力、防止裂縫的技術(shù)措施

2.1 選擇混凝土原材料、優(yōu)化混凝土配合比

（1）水泥的選擇：結(jié)構(gòu)內(nèi)部混凝土主要考慮抗裂性、低熱和強(qiáng)度等方面要求，結(jié)構(gòu)外部混凝土處了抗裂性外，應(yīng)考慮抗凍融性、耐磨性、抗蝕性、強(qiáng)度及干縮較小等。綜合考慮以上性能一般采用較高標(biāo)號(hào)的中熱硅酸鹽水泥。（2）添加礦礦物參合料：添加礦物參合料的目的在于提高混凝土的絕熱升溫、提高混凝土的抗裂能力。一般采用粉煤灰較多。（3）外加劑：減水劑是最常用、最重要的外加劑，它具有減水和增塑作用，在保持混凝土坍落度及強(qiáng)度不變的條件下，可減少用水量，節(jié)約水泥，降低聚熱升溫。（4）配合比優(yōu)化：在保證混凝土強(qiáng)度及流動(dòng)度的條件下，盡量節(jié)省水泥，降低混凝土絕熱溫升。

2.2 嚴(yán)格控制混凝土溫度、減小基礎(chǔ)溫差、內(nèi)外溫差及表面溫度驟降

嚴(yán)格控制混凝土溫度是防止裂縫最重要的措施。（1）降低混凝土澆筑溫度：通過(guò)冷卻拌合水、加冰拌合、預(yù)冷骨粒料等辦法降低混凝土出口溫度，采取加大混凝土澆筑強(qiáng)度、倉(cāng)面保冷等方法減少澆筑過(guò)程中的溫度回升。（2）水管冷卻：在混凝土預(yù)埋水管，通低溫水以降低混凝土溫度。水管冷卻溫場(chǎng)分析邊界條件分析比較復(fù)雜，需對(duì)對(duì)熱力學(xué)參數(shù)進(jìn)行實(shí)測(cè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行有限元分析，計(jì)算內(nèi)部溫度場(chǎng)及仿真應(yīng)力場(chǎng)，根據(jù)計(jì)算結(jié)果制定出不出現(xiàn)有害裂縫的水管冷卻的水管直徑（如果外半徑和導(dǎo)熱系數(shù)相同的情況下，管徑增大一倍，冷卻速度約提高20%，效果并不顯著）；水管間距（水管間距減小一倍，冷卻時(shí)間可減短1.23倍，效果顯著）；水管厚度（今屬導(dǎo)熱系數(shù)大，其厚度對(duì)冷卻效果系數(shù)小）；管內(nèi)流量（管內(nèi)流量加大一倍，冷卻時(shí)間約減少18.6%。冷卻效果不顯著）；冷卻水溫度、冷卻速度與冷卻時(shí)間（冷卻水溫度越低，冷卻效果就越好，但過(guò)大的溫差會(huì)在水管周圍的混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力，甚至導(dǎo)致裂縫，通常將冷卻水與混凝土之間的溫差控制在20 ℃以內(nèi)。管內(nèi)流入的水和返回的水溫差不宜大于6 ℃、降溫速率不宜超過(guò)2 ℃/d。通水冷卻時(shí)間一般為8～14 d）；水管長(zhǎng)度（水管長(zhǎng)度增加后，冷卻效果有所降低。水管長(zhǎng)度增加一倍，與冷卻水流量減少一倍的冷卻效果是相同的。為了使流量在各官圈內(nèi)盡可能均勻分配，應(yīng)是各管圈的長(zhǎng)度大體相近，對(duì)于長(zhǎng)度較短的管圈，往往把幾個(gè)管圈串聯(lián)起來(lái)，再接到供水支管上去）；水流方向（如果自始至終保持統(tǒng)一流向，出口的混凝土溫度將高于入口端的混凝土溫度。為了使混凝土溫度盡可能均勻，應(yīng)不斷改變水流方向，建議半天改變一次水流方向）等參數(shù)。（3）表面保溫：在混凝土表面覆蓋保溫材料，以減少內(nèi)外溫差、降低混凝土表面梯度。

2.3 重視施工前期準(zhǔn)備工作

要像重視混凝土制備和澆筑準(zhǔn)備那樣重視溫度控制方面的準(zhǔn)備工作，大體積混凝土澆筑前應(yīng)進(jìn)行溫控計(jì)算并制定嚴(yán)密的溫控措施，確保大體積混凝土的澆注質(zhì)量。

2.4 加強(qiáng)施工管理

提高混凝土施工質(zhì)量：裂縫總是從強(qiáng)度最低的薄弱處開始，當(dāng)混凝土質(zhì)量控制不嚴(yán)、混凝土強(qiáng)度離散系數(shù)大時(shí)，裂縫就多。混凝土的入模溫度一般應(yīng)控制在25 ℃，混凝土入模后的最高溫度一般不高于60 ℃，內(nèi)部溫度與表面溫度一般不大于20 ℃，新澆筑混凝土與鄰接的已硬化混凝土或巖土介質(zhì)之間的溫差不大于20 ℃，養(yǎng)護(hù)水溫低于混凝土表面的差值不大于15 ℃，混凝土的降溫速率不宜超過(guò)2 ℃每天，當(dāng)周圍大氣溫度低于養(yǎng)護(hù)混凝土表面溫度超過(guò)20 ℃時(shí)混凝土表面必須保溫覆蓋以降低降溫速率。

2.5 養(yǎng)護(hù)方法

養(yǎng)護(hù)時(shí)防止混凝土產(chǎn)生裂縫的重要措施，必須充分重視，并制定養(yǎng)護(hù)方案，派專人負(fù)責(zé)養(yǎng)護(hù)工作。

3 結(jié)論

裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象，它的出現(xiàn)不僅會(huì)降低混凝土的抗?jié)B能力，影響混凝土實(shí)體結(jié)構(gòu)的使用功能，而且會(huì)引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影響混凝土的承載能力，因此要對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行認(rèn)真研究、區(qū)別對(duì)待，采用合理的方法進(jìn)行處理，并在施工中采取各種有效的預(yù)防措施來(lái)預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，保證實(shí)體結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)定地工作。

參考文獻(xiàn)

[1] 公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].JTG/T F50-2011.

[2] 普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程[S].JGJ55-2011.

[3] 吳晏.大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因及預(yù)防措施[J].山西建筑，2009，29：130-131.