對(duì)市政工程大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因與預(yù)防措施探究

陳軒 張超 李幸

【摘要】進(jìn)入新時(shí)期，市政工程面臨的嚴(yán)峻問題是大體積混凝土的開裂，對(duì)混凝土裂縫的控制工作是市政工程開展過程中的重點(diǎn)。本文分析了市政工程大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，并對(duì)大體積混凝土裂縫的控制與預(yù)防措施進(jìn)行論述。

【關(guān)鍵詞】市政工程；大體積；混凝土；預(yù)防措施

近年來，我國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)在快速的發(fā)展，大體積混凝土施工在日益增多，在施工過程中不可避免的會(huì)出現(xiàn)混凝土裂縫問題。大體積混凝土裂縫的出現(xiàn)，將從一定程度上影響市政工程結(jié)構(gòu)的持久性與耐用性，由此可見，采取切實(shí)可行的預(yù)防措施對(duì)維持市政工程建筑的質(zhì)量意義重大。

1、 市政工程大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析

1.1 混凝土收縮變形的影響

混凝土中有將近80%的水分會(huì)蒸發(fā)，而大約20%的水分是水泥硬化過程中所必備的。需要我們明確意識(shí)到的一點(diǎn)是混凝土中最初蒸發(fā)的30%的水分是不會(huì)導(dǎo)致混凝土收縮的，隨著混凝土水分的不斷干燥會(huì)有20%的水分溢出，而這20%的水分不像最初30%的水分，它是會(huì)引起混凝土干燥收縮的，而混凝土干燥原理表明，表層混凝土干燥的越快、其中心混凝土干燥的會(huì)越慢。

1.2 外界氣溫濕度變化的影響

外界氣溫的變化對(duì)混凝土裂縫產(chǎn)生有重要的影響，通過對(duì)混凝土內(nèi)部溫度來源進(jìn)行分析，我們能夠發(fā)現(xiàn)澆筑溫度、結(jié)構(gòu)散熱溫度以及水泥水化熱溫升等均為內(nèi)部溫度的重要組成部分。澆筑溫度與外界的氣溫有著必然的聯(lián)系，外界氣溫越高，混凝土內(nèi)部的澆筑溫度也就越高，相反如若外界的氣溫相對(duì)比較低，那么混凝土內(nèi)部的溫度也比較低。混凝土裂縫的出現(xiàn)除了會(huì)受外界溫度的影響外，還會(huì)受到外界濕度的影響，外界濕度的降低將會(huì)加劇混凝土干縮的速度，而混凝土的干縮必然會(huì)導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

1.3 水泥水化熱的影響

水泥在水化過程中會(huì)釋放出大量熱量，因而會(huì)造成混凝土內(nèi)部氣溫的上升，內(nèi)部氣溫的不斷上升勢必會(huì)與表面氣溫產(chǎn)生溫差，如若溫差過大或者超出一定的界限，就會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土裂縫的產(chǎn)生。在此，需要我們注意的一點(diǎn)是溫度應(yīng)力與溫差是正比例的關(guān)系，也就是溫差越大，相應(yīng)的溫度應(yīng)力也就越大，當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土所能承受的約束力時(shí)，裂縫便隨之產(chǎn)生，從而影響混凝土工程結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和安全。混凝土內(nèi)部的溫度所受到的影響因素比較多，其中最直接的影響因素是混凝土的厚度以及水泥的使用量。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，混凝土越厚，證明水泥的使用量越大，相應(yīng)的混凝土內(nèi)部的溫度也就越高。

1.4 受內(nèi)外約束條件的影響

混凝土受內(nèi)外約束條件的影響主要是指混凝土受溫度的影響而產(chǎn)生的不同壓力。從具體分析看來，混凝土溫度的上升，混凝土內(nèi)部會(huì)膨脹，而所產(chǎn)生的膨脹在內(nèi)部約束的影響下會(huì)產(chǎn)生壓應(yīng)力。如若溫度不是上升，是下降的話，那么混凝土內(nèi)部將不是膨脹，而是會(huì)產(chǎn)生比較大的拉應(yīng)力。此外，還需我們重點(diǎn)關(guān)注的一點(diǎn)是，由于混凝土受水泥水熱化的影響，往往在中心形成的溫度高，熱膨脹大，因而也會(huì)在中區(qū)形成壓應(yīng)力，而混凝土表面所受的溫度比較小，因而產(chǎn)生的是拉應(yīng)力。

2、 對(duì)市政工程大體積混凝土裂縫進(jìn)行控制以及預(yù)防的具體措施

2.1 合理選擇水泥品種與控制水泥使用數(shù)量

通過對(duì)工程進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，水泥在水化階段可以釋放出很多的熱量，內(nèi)部溫度的不斷上升，就使得其內(nèi)部出現(xiàn)溫度差，從而發(fā)生斷裂，產(chǎn)生裂痕，這就是大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因之一。市政工程建設(shè)過程中，水泥品種的挑選以及確定其用量是非常重要的工作，品種不同的水泥水熱化的速度以及大小都是不相同的，導(dǎo)致此種情況出現(xiàn)的主要原因是水泥內(nèi)部礦物成分是不同的。通過研究發(fā)現(xiàn)，在水泥礦物中發(fā)熱的速度比較快，而且發(fā)熱量還比較大的是鋁酸三鈣，像鐵鋁酸四鈣、硅酸二鈣等也是發(fā)熱量與發(fā)熱速率比較大的物質(zhì)。水泥發(fā)熱速率與發(fā)熱量不僅僅與水泥所含的成分有關(guān)，而且還與水泥顆粒物的大小、粗細(xì)有密切的聯(lián)系。若水泥顆粒物越細(xì)，水泥的發(fā)熱速率會(huì)越快，伴隨著水化熱對(duì)水泥裂縫的影響也會(huì)越大。市政工程除了應(yīng)慎重選擇水泥品種外，還應(yīng)考慮水泥的合理使用量，盡可能減少水泥的用量，這樣可以降低水泥使用過程中所產(chǎn)生的熱量，但也要注意將用量控制在正常范圍內(nèi)，避免水泥用量過低而引發(fā)建筑結(jié)構(gòu)問題。

2.2 選擇合適的骨料并對(duì)其進(jìn)行控制

在選擇骨料的時(shí)候，可以在滿足施工構(gòu)件條件的基礎(chǔ)上選擇顆粒較大的碎石，碎石具有強(qiáng)度高的特點(diǎn)，在使用的時(shí)候應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行合理的搭配，這樣可以使碎石骨料得到科學(xué)的連續(xù)級(jí)配，這樣就可以對(duì)大體積混凝土之間的孔隙進(jìn)行有效的控制，進(jìn)而節(jié)約水泥資源，有效的降低水化熱，使混凝土在凝結(jié)過程中的干縮變形可以得到控制，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行預(yù)防的目的。

2.3 添加一定劑量的外加劑

當(dāng)前，市政工程大體積混凝土工程施工過程中往往都會(huì)添加一定劑量的外加劑。長期的建筑實(shí)踐表明，粉煤灰作為外加劑添加到混凝土中，從一定程度上對(duì)混凝土的密實(shí)度以及和易性進(jìn)行改善，在此基礎(chǔ)上，提高其抗?jié)B能力，并降低其收縮徐變。除了粉煤灰外，目前建筑工程中較常用的外加劑是UFA膨脹劑，它的使用能使混凝土的內(nèi)部出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象，此種情況的出現(xiàn)，一方面可以使其密實(shí)度得到有效的保證，另一方面則可以使其內(nèi)部出現(xiàn)壓力，從而抵消拉應(yīng)力。

2.4對(duì)施工階段裂縫進(jìn)行預(yù)防以及控制

混凝土施工主要有以下幾個(gè)部分：生產(chǎn)、澆筑、環(huán)境溫度、后期混凝土的養(yǎng)護(hù)方法和養(yǎng)護(hù)措施等，是保護(hù)大體積混凝土溫度裂縫的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。夏季施工是在溫度較高的情況下進(jìn)行施工，再加上水泥水化熱對(duì)混凝土的影響，使得溫度變形尤為突出，為了減少溫度對(duì)混凝土的影響，在施工過程中施工人員應(yīng)降低澆筑的溫度，可以采用對(duì)砂石、原材料用篷布覆蓋的方式來避免陽光照射使溫度過高，同時(shí)也可以去除表層材料，用下面的溫度較低的材料。攪拌混凝土?xí)r盡量使用溫度較低的水，上述措施對(duì)降低混凝土的入模溫度是十分有作用的，同時(shí)還可以對(duì)溫度變形進(jìn)行控制，具有應(yīng)用價(jià)值。

施工人員在進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)工作的過程中，應(yīng)該在其表面較厚的保溫保水的材料進(jìn)行保溫，根據(jù)天氣情況和覆蓋材料的濕潤程度，及時(shí)灑水進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)，使外界高溫對(duì)混凝土的凝固過程盡量不產(chǎn)生過大的影響，從而避免混凝土因?yàn)闇囟韧蝗幌陆刀a(chǎn)生裂縫，與此同時(shí)，還可以確保水泥水化的正常進(jìn)行，進(jìn)而有效避免濕度裂縫的產(chǎn)生。在冬季進(jìn)行施工之前，施工人員需要解決混凝土在初期的凝結(jié)中被凍住的問題，而想要解決此問題，最主要的就是對(duì)混凝土澆筑的溫度進(jìn)行控制，最好高于外界氣候溫度。冬季的天氣較為寒冷，施工人員想要確保澆筑的質(zhì)量，就應(yīng)該在10℃左右的天氣中進(jìn)行施工，與此同時(shí)，還可以在施工之前使用蒸汽的方式來對(duì)冷壁進(jìn)行加熱，而針對(duì)原材料，則可以根據(jù)天氣溫度的變化來確定是否需要進(jìn)行預(yù)熱。在對(duì)石料進(jìn)行加熱的時(shí)候，應(yīng)該確定好溫度，最高的溫度應(yīng)該在75℃，混凝土攪拌過程中盡量使用加熱后的水，以保證澆筑的溫度。另外，在運(yùn)輸?shù)倪^程中，還應(yīng)該做好保溫工作，這樣就可以減少熱量損失，為施工人員進(jìn)行保溫工作提供便利。

3、總結(jié)

對(duì)大體積混凝土結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的裂縫進(jìn)行有效的控制與預(yù)防將會(huì)直接影響工程的穩(wěn)定性和持久性，因此，在施工中應(yīng)該實(shí)施相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)措施、合理選擇水泥的品種與控制水泥用量、添加一定的外加劑等措施能夠有效的解決混凝土裂縫的產(chǎn)生率，大體積混凝土工程施工中需要我們認(rèn)真貫徹這些措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]王明磊.《大體積混凝土施工裂縫的預(yù)防與補(bǔ)救措施研究》.長安大學(xué)，2010-05-04

[2]高向東.《大體積混凝土裂縫預(yù)控系統(tǒng)的研究》.長安大學(xué)，2009-05-20