水利工程大體積混凝土裂縫控制

姚曉麗

【摘 要】？？本文對大體積混凝土施工裂縫的成因進行了分析， 并提出為避免裂縫出現所采取的技術措施。然后介紹了某防洪閘底板大體積混凝土的裂縫控制措施。

【關鍵詞】？？水利工程；大體積混凝土；裂縫；控制；

大體積混凝土工程在當今建筑物中應用相當廣泛。所謂大體積混凝土，結構物實體最小尺寸不小于1m， 或預計會因水泥水化熱引起混凝土內外溫差過大而導致裂縫的混凝土。水利大壩時常涉及到大體積混凝土施工，大體積混凝土結構由于結構截面大， 水泥用量多， 水泥水化所釋放的水化熱會產生較大的溫度變化和收縮作用， 所以容易產生裂縫， 影響到工程質量。因此， 在進行大體積混凝土的施工過程中， 必須嚴格控制大體積混凝土的施工技術。影響大體積混凝土施工裂縫的因素很多， 但直接原因主要還是溫度應力、收縮應力以及它們的綜合超越了混凝土對應齡期的極限抗拉強度。其中施工溫度應力所造成的混凝土裂縫是影響大體積混凝土質量的重要因素， 也是作為大體積混凝土裂縫控制的重要指標。為此， 控制混凝土裂縫就應采取措施控制混凝土的施工溫度應力?；炷翜囟葢Φ男纬珊褪┕ゐB護方式及養護技術指標休戚相關， 不恰當的養護方式及指標可能潛在加劇混凝土的施工溫度裂縫。

1.大體積混凝土施工中的裂縫成因

1.1 溫度收縮裂縫

水泥在早期水化過程中將放出大量的熱，一般每克水泥可放出約502J熱量，隨著混凝土水泥用量的提高，絕熱溫升可達50-80℃。在沒有緩凝劑的條件下，通常在澆筑后12h左右出現溫度峰值。隨后，由于水化反應放緩，放熱速率減小，在與外界環境發生熱交換條件下溫度開始下降。由于混凝土內、外散熱條件的不一致，表層混凝土溫度降低得快，沿混凝土傳熱方向出現溫度梯度，進而引發溫度收縮梯度，導致表層混凝土受拉。除了在極端氣候條件下，周圍的溫度變化對普通混凝土結構危害很小，甚至沒有危害，然而在大體積混凝土中，膠凝材料水化反應引發的溫升現象尤為明顯，中心溫度峰值往往處于較高水平，且散熱速率緩慢。因此，溫度收縮及收縮梯度的產生，在很大程度上增加了大體積混凝土早期開裂的危險性。

1.2 塑性收縮裂縫

當混凝土還處于塑性狀態時，由于干燥，水分可能會從混凝土表面散失。水也可能因為毛細管吸力從干燥混凝土基層散失。這種收縮一般發生在澆注后的10-12h，而且暴露在不飽和空氣環境下（相對濕度小于95%）、風速較大、氣溫較高時才會發生。由于這些因素會引起水分蒸發，使新拌混凝土的長度減小。這種收縮稱為塑性收縮，因為混凝土此時還處于塑性狀態。水膠比過大，水泥用量大，外加劑保水性差，粗骨料少，振搗不良，環境溫度高等都能導致塑性收縮而發生表面開裂現象，典型的塑性裂縫是相互平行的，且間距0.3～1.0m，深度25～50mm。塑性收縮及其引起的開裂風險主要取決于水灰比和水泥用量。在混凝土澆注的最初幾天，采用養護劑或濕麻布保護混凝土表面，避免直接與大氣接觸，這種情況下干縮被終止，不會出現塑性裂縫。在摻用特殊的聚合物微纖維，增強水泥漿基體，提高抗拉強度，在這種情況下，塑性收縮會出現，但不會開裂，因為纖維能夠約束住水泥漿。

1.3 干燥收縮裂縫

混凝土干燥收縮是指混凝土停止養護后，在不飽和空氣中失去內部毛細孔和凝膠孔的吸附水而發生的不可逆收縮，它不同于干濕交替引起的可逆收縮。在整個混凝土服役期間，只要環境相對濕度小于95%，硬化混凝土就會出現干縮。干燥收縮是混凝土后期產生裂縫的主要原因。只要水中沒有任何危險雜質，水的種類不會對干縮有影響。骨料對混凝土的干縮影響顯著，因為骨料能夠限制水化水泥漿的干縮；骨料越堅硬，它限制水泥漿干縮的效果越好。如果高效減水劑用于減少水和水泥用量，則它也能減小干縮；但是，如果用于提高工作性，不減少用水量，則會使混凝土的收縮最大提高5%，即使水膠比相同，隨混凝土流動性增加，特別是當坍落度大于150mm以后，情況更顯著。

2.大體積混凝土裂縫控制措施

（1） 盡量采用低熱水泥，引進三摻技術， 降低水泥水化熱。

（2） 施工前，對拌合材料預冷卻，降低澆筑溫度。

（3） 采用優化的保溫保濕養護方法，控制內外溫差，促進硬化，提高混凝土早期抗拉能力。

（4） 分層、分塊澆筑減緩溫升， 減小溫度變形。

（5）增大混凝土密實度， 提高材料變形能力。

（6）設計滑動層， 減少對混凝土的約束應力。

（7）設計溫度筋， 加強混凝土整體性， 提高抗裂性能。

3.水利工程中大體積混凝土施工案例

3.1工程概況

某防洪閘新建工程，底板為30 cm×30 m的1.8m 厚的鋼筋混凝土底板，混凝土設計強度C25，加強帶采用抗滲等級P8補償收縮混凝土，寬度為2m。

3.2裂縫控制措施

3.2.1優化配合比，降低水化熱

采用32.5級礦渣硅酸鹽水泥，細度模數為2.7的中砂， 5-31.5級配碎石，摻入適量粉煤灰、UVA型膨脹劑。具體配合比見下表1。

3.2.2混凝土的澆筑技術

在大體積混凝土澆筑過程中，要注意施工技術的控制。在大體積混凝土的澆筑具體可以分段分層澆筑。也就是在混凝土澆筑時， 先從底層開始， 澆筑至一定距離后澆筑第二層， 如此類推。

3.2.3加強混凝土的養護

大體積混凝土的養護是一項關鍵工作， 為防止混凝土內外溫差過大， 造成溫度應力大于同期混凝土抗拉強度而產生裂縫， 根據當時的施工情況和環境氣溫， 采用蓄水法進行混凝土養護。具體操作如下：先在混凝土表面覆蓋雙層麻袋， 澆水濕潤。在混凝土初凝后，在周圍砌擋水，蓄水深6cm，進行養護約20d 左右。

3.2.4混凝土的測溫

為了掌握大體積混凝土的溫升和溫降的變化規律，應對混凝土進行全過程的監測控制。該工程整個底板測溫導線的布置共48處，混凝土初凝后72h內每2 h 測溫1次，以后每4h為1次，并做好測溫測量記錄，測溫工作持續到混凝土與環境溫度差小于15 ℃時結束。測溫采用UJ36 型電子測溫儀。為了嚴格控制混凝土質量，滿足設計對工程特殊部位的要求，防止混凝土溫度裂縫的產生，對測溫記錄數據進行分析，針對分析結果及時采取相應措施：在底板范圍內，下鋪一層塑料薄膜，上部覆蓋二層毛氈被，若混凝土內外溫差接近25℃時，繼續在混凝土上加蓋草簾被，直到溫差小于25℃為止。

4.結語

控制混凝土裂縫的方法很多，除上面提到的幾點外，還有一些傳統的技術措施，如流水養護，冷卻骨料等，都會取得良好的效果?？傊?，大體積混凝土裂縫控制是一項非常綜合的技術，一定要結合當地的氣溫、環境等因素，選擇既經濟又有效的施工方法，加強管理，嚴格控制，確保工程質量。

參考文獻：

1、《水利水電工程設計與施工新技術全書 （1-4冊） 共4本》，作者：劉振飛主編，2001年4月第1版

2、《水工混凝土建筑物老化病害及防治》 ；作者：羅建群 羅金好主編出版日期：1995年9月第1版

3《水利水電工程施工組織設計指南》（上、下冊）》 作者：魏璇主編 出版日期：1999年3月

4、《水利水電工程質量控制要點》 ，作者：李先鎮，編著出版日期：1999年10月第1版第1版

5、《水工混凝土建筑物病害評估與修補文集》孫志恒等編 2001.9出版