基于施工中大體積混凝土裂縫問題的防治措施

【摘要】本文簡單綜述了混凝土裂縫的成因，防止措施和處理常用的一些方法。 對引發結構混凝土裂縫的成因進行分析、歸納及采取預防措施很有必要。裂縫的成因有多種，如果采取一定的設計和施工措施，很多裂縫是可以克服和控制的。

【關鍵詞】大體積混凝土； 裂縫； 成因； 防止； 處理

一、施工中大體積混凝土裂縫的成因

1、荷載引起的裂縫。直接應力裂縫是指外荷載引起的直接應力產生的裂縫。設計計算階段， 結構計算時不計算或部分漏算； 計算模型不合理； 結構受力假設與實際受力不符； 荷載少算或漏算； 內力與配筋計算錯誤。結構設計時不考慮施工的可能性； 設計斷面不足； 結構剛度不足； 構造處理不當； 設計圖紙交代不清等。施工階段，不加限制地堆放施工機具、材料； 不按設計圖紙施工； 擅自更改結構施工順序； 改變結構受力模式等。使用階段，超出設計載荷； 發生大風、大雪、地震、爆炸等。次應力裂縫是指由外荷載引起的次生應力產生裂縫。在設計外荷載作用下， 由于建筑物的實際工作狀態同常規計算有出入或計算不考慮， 從而在某些部位引起次應力導致結構開裂。實際工程中， 次應力裂縫是產生荷載裂縫的最常見原因。在設計上， 應注意避免結構突變， 當不能回避時， 應做局部處理。

2、收縮裂縫。混凝土的收縮引起收縮裂縫。收縮的主要影響因素是混凝土中的用水量和水泥用量， 混凝土中的用水量和水泥用量越高， 混凝土的收縮就越大。選用水泥品種的不同， 干縮、收縮的量也不同。收縮量較小的水泥為中低熱水泥和粉煤灰水泥。混凝土的逐漸散熱和硬化過程引起的收縮， 會產生很大的收縮應力， 如果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。人們對收縮給予了很大的關注， 但引人關注的并不是收縮本身，而是由于它會引起開裂。混凝土的收縮現象有好幾種， 比較熟悉的是干燥收縮和溫度收縮。

3、溫差裂縫。混凝土內部和外部的溫差過大會產生裂縫。溫差裂縫的主要影響因素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。大體積混凝土結構一般要求一次性整體澆筑， 澆筑后， 水泥因水化引起水化熱， 由于混凝土體積大， 聚集在內部的水泥水化熱不容易散發， 混凝土內部溫度將顯著升高， 而混凝土表面土則散熱較快， 形成了較大的溫度差， 使混凝土內部產生壓應力， 表面產生拉應力， 此時，混凝土齡期短， 抗拉強度很低。當溫差產生的表面抗拉應力超過混凝土極限抗拉強度， 則會在混凝土的表面產生裂縫。

4、施工工藝的影響。施工工藝低下是大體積混凝土產生裂縫的最重要原因之一。施工過程中在混凝土拌和、運輸、平倉振搗、養護和表面保護等環節上未能重視和嚴格控制， 造成混凝土質量差、強度不均、暴露時間長等，降低了混凝土的抗裂能力， 在不很大的溫度應力下就產生了裂縫。

5、施工材料不合格引起的。混凝土的原材料砂、石含泥量超標，級配較差， 水泥安定性存在問題， 引起混凝土開裂并且嚴重影響其強度。

二、防止施工中大體積混凝土裂縫的策略分析

1、設計。在設計上要注意到那些容易開裂的部位， 如深基與淺基、高低跨處等， 應考慮到由于地基的差異沉降或結構原因而引起的薄弱環節， 在設計中加以解決。在構件截面允許、配筋率不變而且澆筑方便的條件下， 鋼筋直徑越細、間距越小則對預防開裂越有利。

2、施工方案。良好的施工方案與預防、控制裂縫有很大的關系。施工方案主要應確定一定澆筑量、施工縫間距、位置及構造、澆筑時間、運輸及振搗等。一次澆筑長度由垂直施工縫分割， 最好是設置在變截面處或承受拉、剪、彎應力較小的部位。除控制一次澆筑厚度外， 分層位置即水平施工縫留設位置也應加以注意， 一般來說， 因盡量留在變截面處， 或遠離受拉鋼筋部位而設在混凝土的受壓區， 確定澆筑時間的原則應盡量避開炎熱天氣和晝夜溫差大的日子。如果必須在夏季施工， 則應采取材料降溫措施來控制混凝土入模溫度。

3、施工質量。由于施工質量原因而產生的裂縫發生率在 95%以上。如果在施工階段控制住了裂縫， 則在使用階段開裂的可能性就很小了。因此， 施工階段是裂縫預防的主要階段， 在施工階段要注意以下幾個問題： 首先混凝土要有合適的配合比， 選擇合適的配合比， 不僅要滿足強度要求、施工要求， 還要從防止產生裂縫的需要出發。適當地選擇好水灰比， 在滿足強度要求的原則下， 盡可能減少水泥用量。其次鋼筋的成型和模板安裝位置要準確、牢固， 以免施工中變形。鋼筋上的污物和氧化鐵皮要清除， 以免影響粘結力。第三是澆筑、振搗操作合理，特別是振搗操作技術， 往往不被人們重視。過分地振搗對混凝土均勻性有害， 振搗不足也不能保證混凝土應有的密實度， 要恰到好處。

4、養護。養護的目的是使混凝土正常硬化， 強度增長， 不受或少受外界影響。技術關鍵是設法使混凝土溫度級慢慢下降到接近外界氣溫， 縮小降溫過程中的溫差。以便減小溫度應力， 阻力裂縫的產生。常規養護方法是噴水， 對一般混凝土結構， 減小表面收縮， 防止龜裂是可行的。大體積混凝土由于塊體內外溫度不一致， 強度增長不同，常常是在強度增長慢的表面開裂， 其養護就不能只滿足于用常規方法。

三、施工中大體積混凝土裂縫處理措施分析

1、表面修補法。表面修補法是一種簡單、常見的修補方法， 它主要適用于穩定和對結構承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進裂縫的處理。

2、灌漿、嵌縫封堵法。灌漿法主要適用于對結構整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補， 它是利用壓力設備將膠結材料壓入混凝土的裂縫中， 膠結材料硬化后與混凝土形成一個整體， 從而起到封堵加固的目的。

3、結構加固法。因超荷載產生的裂縫、裂縫長時間不處理導致的混凝土耐久性降低、火災造成的裂縫等影響結構強度可采取結構補強法。結構加固中常用的主要有以下幾種方法： 加大混凝土結構的截面面積， 在構件的角部外包型鋼、采用預應力法加固、粘貼鋼板加固、增設支點加固以及噴射混凝土補強加固。

4、混凝土置換法。混凝土置換法是處理混凝土嚴重損壞的一種有效方法， 此方法是先將損壞的混凝土剔除， 然后再置換新的混凝土或其他材料。常用的置換材料有： 普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。

5、電化學防護法。電化學防腐是利用施加電場在介質中的電化學作用， 改變混凝土或鋼筋混凝土所處的環境狀態， 鈍化鋼筋， 以達到防腐的目的。陰極防護法、氯鹽提取法、堿性復原法是化學防護法中常用而有效的三種方法。

6、仿生自愈合法。仿生自愈合法是一種新的裂縫處理方法， 它模仿生物組織對受創傷部位自動分泌某種物質， 而使創傷部位得到愈合的機能， 在混凝土的傳統組分中加入某些特殊組分，如含粘結劑的液芯纖維或膠囊， 在混凝土內部形成智能型仿生自愈合神經網絡系統， 當混凝土出現裂縫時分泌出部分液芯纖維可使裂縫重新愈合。

參考文獻

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