小議大體積混凝土裂縫的控制做法

□ 吳秀芳 無錫市中惠砼業有限公司

小議大體積混凝土裂縫的控制做法

□ 吳秀芳 無錫市中惠砼業有限公司

［導讀］大體積混凝土施工主要特點是體積大，一般實體最小尺寸大于或等于1米。它的表面系數較小，水泥水化熱釋放較集中，內部溫升較快。混凝土內外溫差較大時，會使混凝土產生溫度裂縫，影響結構安全和正常使用。大體積混凝土的施工技術要求較高，特別在施工中要防止混凝土因水泥水化熱引起的溫度差產生溫度應力裂縫。因此需要從材料選擇、技術措施等有關環節做好充分的準備工作。

1.問題的提出

不論是鐵路工程、公路工程還是其它工程建設，鋼筋混凝土的應用面可以說是無處不在。但是，在使用混凝土的同時，由于對混凝土的性能了解不深，在工程完畢后的十幾天，一個月或者更長一點的時間后，混凝土結構物出現了裂縫或其他不良反應，給人們造成擔憂和質量隱患。大量的混凝土工程實踐證明，混凝土結構裂縫是不可避免的，裂縫是人們可以接受的一種材料特性，只是如何使有害程度控制在某一有效范圍之內。因為使用的混凝土是多種材料組成的一種混合體，且又是一種脆性材料，在受到溫度、壓力和外力的作用下，都有出現裂縫的可能性。

2.混凝土裂縫的形式表現

2.1 干縮裂縫

混凝土干縮主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質和用量、外加劑的用量等有關。是混凝土內外水分蒸發程度不同而導致變形不同的結果：混凝土受外部條件的影響，表面水分損失過快，變形較大，內部濕度變化較小變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內部約束，產生較大拉應力而產生裂縫。

2.2 塑性收縮裂縫

塑性收縮裂縫一般在干熱或大風天氣出現，裂縫多呈中間寬、兩端細，且長短不一，互不連貫狀態。常發生在混凝土板或比表面積較大的墻面上，較短的裂縫一般長20-30cm，較長的裂縫可達2-3m，寬1-5mm。從外觀分為無規則網絡狀和稍有規則的斜紋狀或反映出混凝土布筋情況和混凝土構件截面變化等規則的形狀，深度一般3-10cm，通常延伸不到混凝土板的邊緣。

2.3 沉陷裂縫

沉陷裂縫的產生是由于結構地基土質不勻、松軟，或回填土不實或浸水而造成不均勻沉降所致。或者因為模板剛度不足，模板支撐間距過大或支撐底部松動等導致混凝土出現沉陷裂縫。特別是在冬季，模板支撐在凍土上，凍土化凍后產生不均勻沉降，致使混凝土結構產生裂縫。

2.4 溫度裂縫

溫度裂縫多發生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區的混凝土結構中。混凝土澆注后，在硬化過程中，水泥水化產生大量的水化熱。由于混凝土的體積較大，大量的水化熱聚積在混凝土內部而不易散發，導致內部溫度急劇上升。而混凝土表面散熱較快，這樣就形成內外的較大溫差。較大的溫差造成混凝土內部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產生一定的拉應力。當拉應力超過混凝土的抗拉強度極限時，混凝土表面就會產生裂縫，這種裂縫多發生在混凝土施工中后期。

3.產生裂縫的主要原因

3.1 水泥水化熱

水泥在水化過程中要釋放出一定的熱量，而大體積混凝土結構斷面較厚，表面系數相對較小，所以水泥發生的熱量聚集在結構內部不易散失。這樣混凝土內部的水化熱無法及時散發出去，以至于越積越高，使內外溫差增大。單位時間混凝土釋放的水泥水化熱，與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關，并隨混凝土的齡期而增長。由于混凝土結構表面可以自然散熱，實際上內部的最高溫度，多數發生在澆筑后的最初3-5天。

3.2 外界氣溫變化

大體積混凝土在施工階段，它的澆筑溫度隨著外界氣溫變化而變化。特別是氣溫驟降，會大大增加內外層混凝土溫差。應采取溫度控制措施，防止混凝土內外溫差引起的溫度應力。

3.3 混凝土的收縮

混凝土收縮的主要原因是內部水蒸發引起混凝土收縮。干濕交替會引起混凝土體積的交替變化，這對混凝土是很不利的。

4.大體積混凝土裂縫的控制做法

（1）優先選用低水化熱的礦渣水泥拌制混凝土，并適當使用緩凝減水劑。科學選取材料：1）水泥的合理選取。優先選用收縮小的或具有微膨脹性的水泥。因為這種水泥在水化膨脹期（1-5d）可產生一定的預壓應力，而在水化后期預壓應力部分抵消溫度徐變應力，減少混凝土內的拉應力，提高混凝土的抗裂能力。2）骨料的合理選取。選擇線膨脹系數小、巖石彈性模量低、表面清潔無弱包裹層、級配良好的骨料，這樣可以獲得較小的空隙率及表面積，從而減少水泥的用量，降低水化熱，減少干縮，減小了混凝土裂縫的開展。（2）在保證混凝土設計強度等級前提下，適當降低水灰比，減少水泥用。（3）摻入外加劑與摻合材料提高混凝土耐久性。1）粉煤灰。混凝土中摻用粉煤灰后，可提高混凝土的抗滲性、耐久性，減少收縮，降低膠凝材料體系的水化熱，提高混凝土的抗拉強度，抑制堿集料反應，減少新拌混凝土的泌水等。這些諸多好處均將有利于提高混凝土的抗裂性能。但是同時會顯著降低混凝土的早期強度，對抗裂不利。試驗表明，當粉煤灰取代率超過20%時，對混凝土早期強度影響較大，對于抗裂尤其不利。2）硅粉。抗凍性：微硅粉在經過300-500次快速凍解循環，相對彈性模量隆低10-20%，而普通混凝土通過25-50次循環，相對彈性模量隆低為30-73%.早強性：微硅粉混凝土使誘導期縮短，具有早強的特性。抗沖磨、控空蝕性：微硅粉混凝土比普通混凝土抗沖磨能力提高0.5-2.5倍，抗空蝕能力提高3-16倍。3）減水劑。緩凝高效減水劑能夠提高混凝土的抗拉強度，并對減少混凝土單位用水量和膠凝材料用量，改善新拌混凝土的工作度，提高硬化混凝土的力學、熱學、變形等性能起著極為重要的作用。4）引氣劑。引氣劑除了能顯著提高混凝土抗凍融循環和抗侵蝕環境的能力外，能起著降低新拌混凝土的泌水，提高混凝土的工作度，降低混凝土的彈性模量，優化混凝土體內微觀結構，提高混凝土的抗凍性能。 （4）降低混凝土的入模溫度，控制混凝土內外的溫差（當設計無要求時，控制在25℃以內）。（接上頁）

如降低拌合水溫度（拌合水中加冰屑或用地下水）；骨料用水沖洗降溫，避免暴曬。（5）及時對混凝土覆蓋保溫、保濕材料。（6）可在基礎內預埋冷卻水管，通入循環水，強制降低混凝土水化熱產生的溫度。（7）在拌合混凝土時，還可摻入適量的微膨脹劑或膨脹水泥，使混凝土得到補償收縮，減少混凝土的溫度應力。（8）設置后澆縫。當大體積混凝土平面尺寸過大時，可以適當設置后澆縫，以減小外應力和溫度應力；同時，也有利于散熱，降低混凝土的內部溫度。（9）大體積混凝土可采用二次抹面工藝，減少表面收縮裂縫。另外，要注重養護與現場保護。（10）合理配置構造鋼筋對預防裂縫也能起到較好的效果，所以施工中應重視有關構造規定，還要注意在工程實踐中積累和吸取經驗。

5.結語

從目前的多數工程情況看，設計上對混凝土裂縫有一定范圍。從我國的“混凝土結構設計規范《GBJ10—89）”規定看，其裂縫寬度在不同的環境下，不同的混凝土結構物其裂縫的寬度也有所不同的控制標準，允許裂縫寬度為0.2-0.3mm.完全要求保證混凝土構筑物不出現裂縫，是不可能的。所以說，對混凝土構筑物的裂縫我國規范規定在設計上有一定的允許寬度。國際上也都根據本國的特點，對混凝土的裂縫都有明確的規定，說明混凝土結構的裂縫在一定范圍內是允許的，要想控制混凝土構筑物不裂縫是很難的，關鍵是怎么控制能讓在施工中盡量小產生裂縫和把裂縫的寬度應該控制在什么范圍內，能使我們在施工中不受經濟損失。