大體積混凝土裂縫及控制

陳 欣 吳 梅

(遼寧開(kāi)大建設(shè)集團(tuán)有限公司，遼寧 阜新 123000)

大體積混凝土裂縫及控制

陳 欣 吳 梅

(遼寧開(kāi)大建設(shè)集團(tuán)有限公司，遼寧 阜新 123000)

隨著建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展，高層建筑工程、地下建筑工程呈現(xiàn)項(xiàng)目多、規(guī)模大的新特點(diǎn)，相應(yīng)大體積混凝土工程也越來(lái)越多地被采用。與此同時(shí)，很多工程的失事都是由于裂縫的不穩(wěn)定發(fā)展所致。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(wèn)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)。

大體積混凝土； 裂縫成因； 控制裂縫

1 大體積混凝土的含義

《GB 50496-2009 大體積混凝土施工規(guī)范》對(duì)大體積混凝土作了如下定義：大體積混凝土是指混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小幾何尺寸不小于1m 的大體量混凝土，或預(yù)計(jì)會(huì)因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土。

2 混凝土裂縫的成因

1）砼的收縮

a 混凝土塑性收縮變形

在混凝土硬化之前，混凝土處于塑性狀態(tài)，如果上部混凝土的均勻沉降受到限制，如遇到鋼筋或大的混凝土骨料，或者平面面積較大的混凝土，其水平方向的減縮比垂直方向更難時(shí)，就容易形成一些不規(guī)則的混凝土塑性收縮裂縫。這種裂縫通常是相互平行的，間距為 0.2～0.1M。并且有一定的深度，天不僅可以發(fā)生在大體積混凝土中，而且可以發(fā)生在平面尺寸較大、厚度較薄結(jié)構(gòu)中。

b 混凝土的體積變形

混凝土在水泥水化熱的過(guò)程中要產(chǎn)生一定體積的變形，但大多數(shù)是收縮變形，少數(shù)為膨脹變形。摻入混凝土中的拌合水，約有 20%的水分是水泥水化所必需的，其余 80%都要被蒸發(fā)，最初失去的自由水幾乎不引起混凝土的收縮變形，隨著混凝土的繼續(xù)干燥而使多余的水逸出，就會(huì)出現(xiàn)干燥收縮。

除了干燥收縮外，混凝土還會(huì)產(chǎn)生碳化收縮，即空氣中二氧化碳與混凝土中的氫氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈣和水，這些結(jié)合水會(huì)因蒸發(fā)而使得混凝土產(chǎn)生收縮。

2) 混凝土材料

在混凝土材料中，集中表現(xiàn)在水泥是水化熱的影響上。水泥在水化熱過(guò)程中產(chǎn)生大量熱量，這是大體積混凝土內(nèi)部熱量的主要來(lái)源，試驗(yàn)真名每克普通水泥放出的熱量可達(dá)到 500J。由于大體積混凝土截面的厚度大，水化熱聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散發(fā)，會(huì)引起混凝土內(nèi)部的急劇升溫。水泥水化熱引起的絕熱溫升，與混凝土的厚度、單位體積水泥的用量和水泥品種有關(guān)，混凝土厚度越大，水泥早期強(qiáng)度越高，混凝土內(nèi)部的溫升就越快。大體積混凝土測(cè)溫試驗(yàn)研究表明：水泥水化熱在1～3天放出的熱量最多，大約占總熱量的50%左右，混凝土澆筑后3～5天內(nèi)，混凝土內(nèi)部的溫度最高。

3) 施工及現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)原因

a 現(xiàn)場(chǎng)澆搗混凝土?xí)r，振搗或插入不當(dāng)，漏振、過(guò)振或振搗棒抽撤過(guò)快，均會(huì)影響混凝土的密實(shí)性和均勻性，誘導(dǎo)裂縫的產(chǎn)生。

b 高空澆注混凝土，風(fēng)速過(guò)大、烈日暴曬，混凝土收縮值大。

c 對(duì)大體積混凝土工程，缺少兩次抹面，易產(chǎn)生表面收縮裂縫。

d 大體積混凝土澆注，對(duì)水化計(jì)算不準(zhǔn)、現(xiàn)場(chǎng)混凝土降溫及保溫工作不到位，引起混凝土內(nèi)部溫度過(guò)高或內(nèi)外溫差過(guò)大，混凝土產(chǎn)生溫度裂縫。

e 現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)措施不到位，混凝土早期脫水，引起收縮裂縫。

4) 使用原因(外界因素)

a 構(gòu)筑物基礎(chǔ)不均勻沉降，產(chǎn)生沉降裂縫。

b 使用荷載超負(fù)。

c 野蠻裝修，隨意拆除承重墻或鑿洞等，引起裂縫。

3 施工中控制裂縫適宜開(kāi)展的措施

( 1) 降低水泥水化熱。包括: 混凝土的熱量主要來(lái)自水泥水化熱, 因而選用低水化熱的礦渣硅酸鹽水泥配制混凝土較好;精心設(shè)計(jì)混凝土配合比, 采用摻加粉煤灰和減水劑的“雙摻”技術(shù), 減少每立方米混凝土中的水泥用量, 以達(dá)到降低水化熱的目的; 選用適宜的骨料, 施工中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件盡量選用粒徑較大, 級(jí)配良好的粗骨料;選用中粗砂, 改善混凝土的和易性, 并充分利用混凝土的后期強(qiáng)度, 減少用水量; 嚴(yán)格控制混凝土的塌落度。在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)專人進(jìn)行塌落度的測(cè)量,將混凝土的塌落度始終控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi), 一般以 7～9cm 為最佳;夏季施工時(shí),在混凝土內(nèi)部預(yù)埋冷卻水管,通循環(huán)冷卻水, 強(qiáng)制降低混凝土水化熱溫度。冬季施工時(shí), 采用保溫措施進(jìn)行養(yǎng)護(hù);如技術(shù)條件允許, 可在混凝土結(jié)構(gòu)中摻加10%～15%的大石塊, 減少混凝土的用量,以達(dá)到節(jié)省水泥和降低水化熱的目的。

( 2) 降低混凝土入模溫度。包括: 澆筑大體積混凝土?xí)r應(yīng)選擇較適宜的氣溫,盡量避開(kāi)炎熱天氣澆筑。夏季可采用溫度較低的地下水?dāng)嚢杌炷? 或在混凝土拌和水中加入冰塊, 同時(shí)對(duì)骨料進(jìn)行遮陽(yáng)、灑水降溫, 在運(yùn)輸及澆筑過(guò)程中也采用遮陽(yáng)保護(hù)、灑水降溫等措施, 以降低混凝土拌和物的入模溫度; 摻加相應(yīng)的緩凝型減水劑; 在混凝土入模時(shí), 還可以采取強(qiáng)制通風(fēng)措施,加速模內(nèi)熱量的散發(fā)。

( 3) 加強(qiáng)施工中的溫度控制。包括: 在混凝土澆筑之后, 做好混凝土的保溫保濕養(yǎng)護(hù), 以使混凝土緩緩降溫, 充分發(fā)揮其徐變特性, 減低溫度應(yīng)力。夏季應(yīng)堅(jiān)決避免曝曬, 注意保濕; 冬季應(yīng)采取措施保溫覆蓋,以免發(fā)生急劇的溫度梯度變化; 采取長(zhǎng)時(shí)間的養(yǎng)護(hù), 確定合理的拆模時(shí)間, 以延緩降溫速度, 延長(zhǎng)降溫時(shí)間, 充分發(fā)揮混凝土的“應(yīng)力松弛效應(yīng)”; 加強(qiáng)測(cè)溫和溫度監(jiān)測(cè)。可采用熱敏溫度計(jì)監(jiān)測(cè)或?qū)Ｈ硕帱c(diǎn)監(jiān)測(cè), 以隨時(shí)掌握與控制混凝土內(nèi)的溫度變化。混凝土內(nèi)外溫差應(yīng)控制在 25℃以內(nèi), 基面溫差和基底面溫差均控制在 20℃以內(nèi), 并及時(shí)調(diào)整保溫及養(yǎng)護(hù)措施, 使混凝土的溫度梯度和濕度不致過(guò)大, 以有效控制有害裂縫的出現(xiàn); 合理安排施工程序, 混凝土在澆筑過(guò)程中應(yīng)均勻上升, 避免混凝土堆積高差過(guò)大。在結(jié)構(gòu)完成后及時(shí)回填土, 避免其側(cè)面長(zhǎng)期暴露。

( 4) 改善約束條件, 削減溫度應(yīng)力。在大體積混凝土基礎(chǔ)與墊層之間可設(shè)置滑動(dòng)層, 如技術(shù)條件許可, 施工時(shí)宜采用刷熱瀝青作為滑動(dòng)層, 以消除嵌固作用,釋放約束應(yīng)力。

( 5) 提高混凝土的抗拉強(qiáng)度。包括: 控制集料含泥量。砂、石含泥量過(guò)大, 不僅增加混凝土的收縮, 而且降低混凝土的抗拉強(qiáng)度, 對(duì)混凝土的抗裂十分不利。因此在混凝土拌制時(shí)必須嚴(yán)格控制砂、石的含泥量,將石子含泥量控制在1%以下,中砂含泥量控制在2%以下, 減少因砂、石含泥量過(guò)大對(duì)混凝土抗裂的不利影響;改善混凝土施工工藝。可采用二次投料法、二次振搗法、澆筑后及時(shí)排除表面積水和最上層泥漿等方法; 加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù), 提高混凝土早期及相應(yīng)齡期的抗拉強(qiáng)度和彈性模量; 在大體積混凝土基礎(chǔ)表面及內(nèi)部設(shè)置必要的溫度配筋, 以改善應(yīng)力分布, 防止裂縫的出現(xiàn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

在大體積混凝土施工時(shí), 準(zhǔn)確計(jì)算混凝土拌和溫度、混凝土出機(jī)溫度、混凝土絕熱溫升、混凝土內(nèi)部實(shí)際溫度、混凝土表面溫度及混凝土內(nèi)部與表面溫差,有利于選取適宜的施工工藝、采取相應(yīng)的降溫與養(yǎng)護(hù)措施, 從而避免出現(xiàn)混凝土溫度裂縫, 以保證混凝土結(jié)構(gòu)的工程質(zhì)量。

[1] 張譽(yù)主，混凝土結(jié)構(gòu)基本原理，中國(guó)建筑工業(yè)出版社[M]，2000年

[2]《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》GB 501 G4-92

[3] 王鐵夢(mèng)，工程結(jié)構(gòu)裂縫控制，中國(guó)建筑工業(yè)出版社[M]，2002年

[4] 朱勇年，高層建筑施工（第二版），中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007年

[5] 趙志縉，趙 帆．高層建筑施工（第二版） 中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005.1

[6] 葉琳昌，沈 義．大體積混凝土施工 中國(guó)建筑出版社，1987

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1007–6344（2015）01–0011–01