淺議大體積混凝土裂縫的成因及預(yù)防措施

王適

摘 要：當(dāng)前路橋施工的重點之一是如何有效的控制混凝土裂縫，文章就大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因進行了簡要剖析，并闡述了預(yù)防混凝土裂縫的技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土；裂縫成因；預(yù)防措施

前言

路橋工程中大體積混凝土施工的裂縫問題是既普遍又核心的問題，作者接觸的蘇嘉杭高速、淮陰運河大橋主橋承臺大體積砼施工方案，均要求經(jīng)過專家論證通過后實施，可見大體積砼施工質(zhì)量控制的重要性，而大體積砼質(zhì)量控制關(guān)鍵是防裂縫，文章分析裂縫產(chǎn)生的原因，提出施工預(yù)防措施，防止大體積砼施工中有害裂縫的產(chǎn)生。

1 大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因

1.1 收縮裂縫

收縮裂縫是由混凝土的塑性收縮引起的，發(fā)生在混凝土的塑性階段，屬于干縮裂縫，出現(xiàn)很普遍。大體積砼澆筑后4h，水泥水化反應(yīng)強烈，出現(xiàn)明顯泌水和水分蒸發(fā)情況，引起砼沉降收縮。在沒有鋼筋的部位砼下沉，產(chǎn)生干裂縫；砼澆筑后，表面沒有及時覆蓋，受風(fēng)吹日曬，表面水分過量蒸發(fā)，產(chǎn)生劇烈的體積收縮，由于砼早期強度低，不能抵抗這種變形應(yīng)力而導(dǎo)致開裂。

1.2 應(yīng)力裂縫

應(yīng)力裂縫是在某一時段由于砼內(nèi)部產(chǎn)生了干燥收縮和化學(xué)收縮、溫降收縮，使砼內(nèi)部產(chǎn)生的拉應(yīng)力超出了當(dāng)時砼的抗拉強度而形成的裂縫。

1.2.1 干燥收縮

砼拌合水是以化合水和自由水存在于硬化后的混凝土中，化合水是水泥水化作用必需的水；自由水是為了滿足施工及操作需要的水。自由水以吸附水、毛細管水和孔隙水的形式存在。在干燥的環(huán)境中，毛細管水、吸附水蒸發(fā)，就會在砼細孔中形成負壓，出現(xiàn)干燥收縮，受環(huán)境溫度影響最大，還同水泥品種、水泥用量、水灰比、外加劑品種、配筋率有關(guān)。

1.2.2 化學(xué)收縮

混凝土的化學(xué)收縮就是混凝土中的活性物質(zhì)（水泥）水化前的體積與水化后所產(chǎn)生的物質(zhì)體積之差造成的收縮。因為水化后的物質(zhì)的密度要比水化前的物質(zhì)密度要大。其收縮量相對較小，一般不會產(chǎn)生危害。

1.2.3 降溫收縮

砼澆筑后，產(chǎn)生大量的水化熱，而砼表面散發(fā)條件遠比內(nèi)部散發(fā)條件好，從而形成了內(nèi)外溫差，產(chǎn)生溫度應(yīng)力。當(dāng)溫度應(yīng)力和其他應(yīng)力的合力超過砼的抗拉強度時，就會產(chǎn)生溫度裂縫。混凝土降溫過程中，體積收縮，收縮受到外界約束時，就會產(chǎn)生收縮裂縫，降溫溫差越大，引起的收縮變形也就越大。

2 大體積混凝土裂縫的預(yù)防措施

2.1 優(yōu)化混凝土配合比

混凝土配合比的優(yōu)化設(shè)計是實現(xiàn)降低砼的溫升，緩解砼沉降收縮的最佳途徑。

2.1.1 選用適宜品種的水泥

大體積砼宜選用低水化熱的水泥品種，宜優(yōu)先選用低水化熱的礦渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥或復(fù)合水泥，以減少或避免因水化熱過大、水化熱集中帶來的收縮及溫度裂縫。

2.1.2 摻入適量粉煤灰

在混凝土中摻加適量粉煤灰可以使砼具有良好的和易性、可泵性、抗?jié)B性、抗離析，減少泌水現(xiàn)象的發(fā)生，同時粉煤灰替代等量水泥，減少水泥用量，可降低砼的溫升。由于粉煤灰的比重較水泥小，混凝土振搗時易浮于砼表面，影響強度，還會產(chǎn)生塑性收縮裂縫。因此，粉煤灰的摻量應(yīng)根據(jù)實際情況確定，不宜過多。

2.1.3 加入外加劑

使用高效減水劑有助于改善混凝土的和易性，降低水灰比，提高混凝土強度。在砼中摻入微膨脹劑，補償一部分砼的收縮，從而放寬溫差的限制；降低砼收縮拉應(yīng)力，減少溫縮裂縫的產(chǎn)生。摻加緩凝型減水劑還能推遲初凝時間，減緩澆注速度以利散熱，能有效減少或避免干縮或溫縮裂縫。

2.1.4 增加混凝土中粗骨料用量，嚴格控制集料的級配、含泥量，砼增加粗骨料用量，由于表面積減少，相對水泥用量降低，砼產(chǎn)生的水化熱會降低，減少裂縫產(chǎn)生。同時嚴格控制集料的級配及其含泥量。如果含泥量大的話，不僅會增加砼的收縮而且會引起砼抗拉強度的降低，對砼抗裂不利。

2.2 合理養(yǎng)生

砼澆筑后采取合理的養(yǎng)護措施可以有效預(yù)防大體積砼裂縫的產(chǎn)生。養(yǎng)護環(huán)境濕度的提高可緩解砼表面水分蒸發(fā)帶來的干縮裂縫，混凝土拆模時溫差控制不超過20度，養(yǎng)護環(huán)境下溫度的適當(dāng)提高可以降低內(nèi)外溫差，使降溫速度趨緩。溫度應(yīng)力的減少，有利于強度增加，應(yīng)適當(dāng)延長混凝土的養(yǎng)護時間。

2.3 改善約束條件

2.3.1 增設(shè)后澆帶

當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)尺寸較大時，可在大體積砼增設(shè)后澆帶，以減少外約束應(yīng)力。

2.3.2 設(shè)置抗裂鋼筋網(wǎng)片

砼表面設(shè)置抗裂鋼筋網(wǎng)片，防止砼收縮時產(chǎn)生裂縫。

2.4 混凝土澆筑中的施工控制

2.4.1 降低混凝土的澆筑溫度

砼拌和可采用降低水和骨料入倉溫度的方法降低砼的澆筑溫度。對砼泵、粗細集料采用搭設(shè)遮陽棚，在砼泵管上覆蓋濕麻袋等輔助措施來降低砼的澆筑溫度；同時避免砼攪拌時間、運輸時間過長，產(chǎn)生水化熱大、水化熱集中產(chǎn)生裂縫。

2.4.2 采取分層澆筑

分層澆筑砼，利用澆筑面散熱，以大大減少施工中出現(xiàn)裂縫的可能性。分層澆筑分為全面分層、分段分層、斜面分層等，根據(jù)結(jié)構(gòu)的平面尺寸確定厚度，應(yīng)控制第一層砼初凝以前被上層新砼覆蓋，確保砼的凝結(jié)強度。

2.4.3 撒石子法

大體積砼表面存有較厚水泥漿，砼澆筑后，可以在表面均勻的撒上一層薄薄的小石子，并用刮尺刮平，初凝前用鐵滾筒碾平壓實，再用木抹子搓平，以控制砼表面裂縫。

2.4.4 投毛石法

在設(shè)計允許的情況下可向大體積砼中投入15%～20%的潔凈毛石，減少水泥含量，可有效地降低砼的溫升。投石要均勻，并使毛石均勻分布在砼內(nèi)層。

2.4.5 在砼中埋設(shè)冷卻管

在大體積砼中埋設(shè)水管，砼剛澆筑完時，利用向水管中注入冷卻水帶走砼中的熱量，降低砼內(nèi)部最高溫度，從而減少溫升和內(nèi)外溫差，尤其是適用超大體積混凝土結(jié)構(gòu)。

2.4.6 基礎(chǔ)、支架、模板的要求

基礎(chǔ)與支架要有較好的強度、剛度、穩(wěn)定性，并采用預(yù)壓措施，避免出現(xiàn)支架下沉、模板的不均勻沉降和脫模過早引起的結(jié)構(gòu)裂縫。

3 結(jié)束語

綜上所述，了解大體積混凝土的特點，通過優(yōu)化砼配合比，降低砼的外約束、加強砼的養(yǎng)護、控制好砼內(nèi)外溫差等系列措施，可以切實有效的防止有害裂縫的產(chǎn)生。

參考文獻

[1]中華人民共和國交通部公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2011.