大體積承臺(tái)施工所遇問(wèn)題及處理方法

摘要：混凝土中產(chǎn)生裂縫有多重原因，主要是溫度和溫度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結(jié)構(gòu)不合理，原材料不合格，模板變形等。本文分析了大體積承臺(tái)施工遇到的混凝土裂縫問(wèn)題，并給出了解決措施。

關(guān)鍵詞：大體積；混凝土；裂縫；溫度變化

1、大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因

裂縫產(chǎn)生的原因可分為兩類：一是結(jié)構(gòu)型裂縫，是由外荷載引起的，包括常規(guī)結(jié)構(gòu)計(jì)算中的主要應(yīng)力以及其他的結(jié)構(gòu)次應(yīng)力造成的受力裂縫。二是材料型裂縫，是由非受力變形變化引起的，主要是由溫度應(yīng)力和混凝土的收縮引起的。本文主要探討材料型裂縫 [1]。

1.1溫度應(yīng)力引起裂縫

目前溫度裂縫產(chǎn)生主要原因是由溫差造成的。溫差可分為以下三種：混凝土澆注初期，產(chǎn)生大量的水化熱，由于混凝土是熱的不良導(dǎo)體，水化熱積聚在混凝土內(nèi)部不易散發(fā)，常使混凝土內(nèi)部溫度上升，而混凝土表面溫度為室外環(huán)境溫度，這就形成了內(nèi)外溫差，這種內(nèi)外溫差在混凝土凝結(jié)初期產(chǎn)生的拉應(yīng)力當(dāng)超過(guò)混凝土抗壓強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致混凝土裂縫；另外，在拆模前后，表面溫度降低很快，造成了溫度陡降，也會(huì)導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生；當(dāng)混凝土內(nèi)部達(dá)到最高溫度后，熱量逐漸散發(fā)而達(dá)到使用溫度或最低溫度，它們與最高溫度的差值就是內(nèi)部溫差；這三種溫差都會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫。在這三種溫差中，較為主要是由水化熱引起的內(nèi)外溫差。

1.2收縮引起裂縫

收縮有很多種，包括干燥收縮、塑性收縮、自身收縮、碳化收縮等等。這里主要介紹干燥收縮和塑性收縮。

在水泥活性大、混凝土溫度較高，或在水灰比較低的條件下會(huì)加劇引起開(kāi)裂。因?yàn)檫@時(shí)混凝土的泌水明顯減少，表面蒸發(fā)的水分不能及時(shí)得到補(bǔ)充，這時(shí)混凝土尚處于塑性狀態(tài)，稍微受到一點(diǎn)拉力，混凝土的表面就會(huì)出現(xiàn)分布不均勻的裂縫，出現(xiàn)裂縫以后，混凝土體內(nèi)的水分蒸發(fā)進(jìn)一步加大，于是裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展[2]。

2、裂縫處理方法

2.1防止裂縫的措施

由以上分析，材料型裂縫主要是由溫差和收縮引起，所以為了防止裂縫的產(chǎn)生，就要最大限度的降低溫差和減小混凝土的收縮，具體措施如下。

2.2.1優(yōu)選原材料

①水泥

溫差主要是由水化熱產(chǎn)生的，為了降低水化熱，要盡量采取早期水化熱低的水泥，由于水泥的水化熱是礦物成分與細(xì)度的函數(shù)，要降低水泥的水化熱，主要是選擇適宜的礦物組成和調(diào)整水泥的細(xì)度模數(shù)，硅酸鹽水泥的礦物組成主要有：C3S、C2S、C3A和C4AF，試驗(yàn)表明：水泥中鋁酸三鈣（C3A）和硅酸三鈣（C3S）含量高的，水化熱較高，所以，為了減少水泥的水化熱，必須降低熟料中C3A和C3S的含量。在施工中一般采用中熱硅酸鹽水泥和低熱礦渣水泥。

②摻加粉煤灰

為了減少水泥用量，降低水化熱并提高和易性，我們可以把部分水泥用粉煤灰代替，摻入粉煤灰主要有以下作用：①由于粉煤灰中含有大量的硅、鋁氧化物，其中二氧化硅含量40%～60%，三氧化二鋁含量17%～35%，這些硅鋁氧化物能夠與水泥的水化產(chǎn)物進(jìn)行二次反應(yīng)，是其活性的來(lái)源，可以取代部分水泥，從而減少水泥用量，降低混凝土的熱脹；②由于粉煤灰顆粒較細(xì)，能夠參加二次反應(yīng)的界面相應(yīng)增加，在混凝土中分散更加均勻 [3]。

2.2.2骨料

①粗骨

盡量擴(kuò)大粗骨料的粒徑，因?yàn)榇止橇狭皆酱螅?jí)配越好，孔隙率越小，總表面積越小，每立方米的用水泥砂漿量和水泥用量就越小，水化熱就隨之降低，對(duì)防止裂縫的產(chǎn)生有利。

②細(xì)骨料

宜采用級(jí)配良好的中砂和中粗砂，最好用中粗砂，因?yàn)槠淇紫堵市。偙砻娣e小，這樣混凝土的用水量和水泥用量就可以減少，水化熱就低，裂縫減少，另一方面，要控制砂子的含泥量，含泥量越大，收縮變形就越大，裂縫就越嚴(yán)重，因此細(xì)骨料盡量用干凈的中粗沙。

2.2.3加入外加劑

加入外加劑后能減小混凝土收縮開(kāi)裂的機(jī)會(huì)，外加劑對(duì)混凝土收縮開(kāi)裂性能有以下影響：

①減水劑對(duì)混凝土開(kāi)裂的影響

減水劑的主要作用改善混凝土的和易性，降低水灰比，提高混凝土強(qiáng)度或在保持混凝土一定強(qiáng)度時(shí)減少水泥用量，而水灰比的降低，水泥用量的減少對(duì)防止開(kāi)裂是十分有利的。

②緩凝劑對(duì)混凝土開(kāi)裂的影響

緩凝劑的作用一是延緩混凝土放熱峰值出現(xiàn)的時(shí)間，由于混凝土的強(qiáng)度會(huì)隨齡期的增長(zhǎng)而增大，等放熱峰值出現(xiàn)時(shí)，混凝土強(qiáng)度也增大了，從而減小裂縫出現(xiàn)的機(jī)率，二是改善和易性，減少運(yùn)輸過(guò)程中的塌落度損失。

③引氣劑對(duì)混凝土開(kāi)裂的影響

引氣劑在混凝土的應(yīng)用對(duì)改善混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土耐久性能十分有利。在一定程度上增大混凝土的抗裂性能。但是外加劑不能摻量過(guò)大，否則會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響 [4] [5]。

2.2做好表面隔熱保護(hù)

大體積混凝土的溫度裂縫，主要是由內(nèi)外溫差過(guò)大引起的。混凝土澆注后，由于內(nèi)部較表面散熱快，會(huì)形成內(nèi)外溫差，表面收縮受內(nèi)部約束產(chǎn)生拉應(yīng)力，但是這種拉應(yīng)力通常很小，不至于超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度而產(chǎn)生裂縫。但是如果此時(shí)受到冷空氣的襲擊，或者過(guò)分通風(fēng)散熱，使表面溫度降溫過(guò)大就很容易導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生，所以在混凝土在拆模后，特別是低溫季節(jié)，在拆模后立即采取表面保護(hù)，防止表面降溫過(guò)大引起裂縫。

2.3通水冷卻

若是在高溫季節(jié)施工，則要在初期采用通制冷水來(lái)降低混凝土最高溫度峰值，但注意，通水時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)，因?yàn)闀r(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)造成降溫幅度過(guò)大而引起較大的溫度應(yīng)力。為了削減內(nèi)外溫差，還應(yīng)在夏末秋初進(jìn)行中期通水冷卻，中期通水一般采用河水，通水歷時(shí)兩個(gè)月左右。后期通水是使混凝土柱狀塊達(dá)到接縫灌漿的必要措施，一般采用通河水和通制冷水相結(jié)合的方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱伯芳.大體積混凝土溫度應(yīng)力與溫度控制[M].北京：中國(guó)電力出版社，1999.

[2] 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB50010-2010 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 [S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2015.

[3]李潘武，曾憲哲，李博淵，逯躍林.澆筑溫度對(duì)大體積混凝土溫度應(yīng)力的影響[J].長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，31（05）：68-71.

[4]路璐，李興貴.大體積混凝土裂縫控制的研究與進(jìn)展[J].水利與建筑工程學(xué)報(bào)，2012，10（01）：146-150.

[5]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB/T50476-2008 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范 [S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.