大體積混凝土裂縫控制研究

張利軍

摘 要：建筑行業在最近幾年的發展大家有目共睹，為我國經濟建設作出杰出貢獻。隨著現代社會需求的變化，許多混凝土施工的規模都大幅度增長，在此前提下就需要進行大體積混凝土結構施工，此項施工在工藝類型上與傳統混凝土施工并沒有什么區別，但是在工藝規范、工藝要求上則出現了較大的不同，如果處理不當容易造成大體積混凝土結構出現裂紋，此現象不但對建筑外表美觀度造成破壞，還可能延伸發展成為混凝土裂縫，影響建筑結構安全。

關鍵詞：大體積混凝土；裂縫控制

1 引言

隨著科學技術的快速發展，我國很多行業面臨著新的機遇和挑戰，同時有很多先進的科研技術運用到各行業中，近年來，大體積混凝土結構被廣泛應用于工程建設中，隨之而來的大體積混凝土裂縫也問題成為當前混凝土施工過程中的普遍問題，尤其是在核電及水利等工業項目建設過程中，大體積混凝土結構裂縫非常普遍，嚴重降低了混凝土結構的抗滲、抗氯離子侵蝕以及抗凍等性能，成為現在大體積混凝土結構施工過程中亟待解決的問題，并且對大體積混凝土結構的普及和耐久性帶來了嚴峻的挑戰。

2 裂縫產生原因

2.1 溫度裂縫

溫差裂縫主要有兩種情況。首先水泥水化熱會導致混凝土內部產生大量熱量，而由于大體積混凝土整體結構尺寸較大，熱量難以在短時間內散發出去而導致內部熱量堆積，進而形成階梯狀溫度分布而導致裂縫產生。另外周圍環境的溫度對混凝土也存在一定的影響，當外界溫度與混凝土表面溫度相差過大也易產生裂縫，尤其是當外界出現溫度驟降的情況，對混凝土成型質量傷害較大。

2.2 混凝土振搗工藝原因

混凝土振搗工藝主要強調振搗的頻率、力度、范圍以及振搗是否均勻，如果這四項要求中有任意一項出現不足，就容易引發裂紋。在大體積混凝土作業當中，同樣存在振搗面積較大的現象，在此條件下許多施工單位依舊采用傳統的人工模式來開展振搗工作，并且為了保障施工的效率，會安排大量人工同時進行振搗，這一表現無疑使得振搗施工的統一性不足，因為不同人工在振搗時的操作行為不可能完全一樣，同時還存在同一個振搗點上多次振搗的現象，說明現代大體積混凝土振搗工作較為混亂，容易造成裂紋。

2.3 收縮裂縫混凝土的收縮裂縫

主要是由于水分的流失而形成的。在拌制混凝土時需要加入一定量的水來使水泥硬化，但其中僅有部分是所需要的量，多余的水分蒸發就會引起混凝土整體的收縮。當由于收縮所產生的力超過了其抗拉限值，就會使混凝土產生裂縫。

2.4 不均沉陷裂縫

因模板、支架、地基等原因，導致各個部位的混凝土沉陷值不同，會導致澆筑的結構產生裂縫。這種裂縫會隨著混凝土根底沉降而不斷地增大，帶沉降安穩之后，裂縫將不會改變。

3 裂縫控制措施

3.1 設計方面在裂縫防治方面，設計方面十分重要

首先是混凝土的設計，需要保證混凝土良好的力學性能下，減少混凝土中水泥用量，以減少其內部溫度升值。其次，在鋼筋設置方面要采用合理的配筋方式提高混凝土的抗裂性能。在允許的條件下，還應增加構造鋼筋來承受水泥水化熱引起的溫度應力及控制裂縫。溫度收縮鋼筋可以利用原有鋼筋貫通布置，也可另行設置構造鋼筋網，與原有鋼筋按受拉鋼筋的要求搭接或在周邊構建中錨固。同時為了避免結構突變或斷面突變產生應力集中現象，轉角和孔洞處應加設構造加強鋼筋。在易裂的部分可以考慮增加暗梁來提高混凝土的抗拉強度，減少裂縫出現的可能性。

3.2 混凝土振搗工藝管理

混凝土振搗工藝當中不宜采用多人人工振搗模式，施工單位應當引進振搗機，結合實際施工需求對振搗機參數進行調整，此時結合機械設備的精確性，可以保障振搗施工行為的規范性、合理性，同時在多人模式之下，施工單位可以根據自身的經濟條件，引進相應數量的振搗機，以此形成“多人+機械化振搗模式”，同樣因為設備精確性，可以消除多人人工振搗的不統一問題。此外，因為振搗機設備并不具備移動能力，所以在大體積混凝土振搗當中，應當首先對振搗面積、振搗點進行確認，之后要求振搗機操作人員依照確認結果控制振搗機移動。

3.3 原材方面

水泥選擇時可以選用中、低熱的水泥品種。選用骨料時可以選用粒徑較大和級配良好的石子，來減少混凝土的收縮性。同時，在拌制混凝土時可以摻加一定量的粉煤灰來代替水泥用量，減少水泥水化熱。另外，可以在混凝土中增加合適的具有減水、增塑及緩凝等功能的外加劑來改變混凝土的特性，減緩內部水化熱釋放速度。

3.4 減少混凝土收縮值，提高極限拉伸

（1）配合比。采用集料泵送混凝土，在滿足可泵性的前提下，盡量降低砂率。砂率宜為38～45%。坍落度在滿足泵送性的條件下盡量選用小值，以減少收縮變形，拌合物到澆筑工作面的坍落度宜為（160±20）mm。（2）混凝土施工。混凝土澆筑必須連續施工操作，保證無施工冷縫，對于澆筑面積和厚度較大的結構可采用斜向分層法，每層混凝土控制在50cm左右的澆筑厚度。采用二次振動施工技術，減小混凝土收縮，對大面積板進行敲擊振動，去除表面浮子，進行二次擦拭。

3.5 采用“跳倉法”施工

“跳倉法”施工技術可以有效控制溫度裂縫，其原理是基于溫度收縮應力與結構長度的非線性關系，先將超長混凝土結構分為若干倉塊，隔塊跳倉澆筑，釋放早期大部分溫度收縮應力，經過7～14d后，再合攏連成整體，并由混凝土的抗拉應變承擔剩余降溫而引起的應變。相鄰兩倉澆筑時間間隔按照宜長不宜短的原則，最短≥14d，以利于各分倉混凝土的變形、充分釋放早期溫度收縮應力，降低裂縫出現的概率。

3.6 降低混凝土澆筑時的入模溫度

這是由于混凝土澆筑后，水化的最高溫度與入模溫度密切相關，基于熱量守恒定律，若混凝土入模溫度過高，則混凝土水化后的最高溫度也相應提高，從而大大增加了混凝土發生溫度收縮的可能性。因此，一般控制混凝土的入模溫度≤28℃，但也有工程控制在26℃左右。

3.7 大體積混凝土的養護

混凝土的養護工作包括濕度和溫度兩方面，由于混凝土的濕度變化對混凝土的干燥收縮有重要影響，后期良好的養護可有效減少混凝土的收縮裂縫。一般混凝土的養護通過在混凝土表面灑水或噴霧實現，并時刻記錄混凝土表面溫度，從而調整灑水溫度，控制養護用水溫度與混凝土表面溫度差不能過大，必要時候應將養護用水加熱，并在表層覆蓋土工布保溫材料，減小混凝土內外部溫差，防止混凝土因熱脹冷縮引起的溫度裂縫，在冬季施工，必要時搭設保溫棚，防止混凝土體表層溫度降低過快，將各區域混凝土降溫梯度控制在合理范圍內，規范中要求的混凝土降溫速率為2℃/d。工程中通常采用厚木模板，模板外再加蓋塑料薄膜，鋪設草墊進行全封閉養護。體積超過一定規模的澆筑體可采用自動化測溫系統對其進行溫度監控，并根據測溫數據及時調整養護層厚度或采取其它有效措施。

3.8 采用二次振搗工藝

混凝土的二次振搗工藝可有效防止因混凝土沉降收縮產生的裂縫，還可以減少內部微裂縫，另外，在混凝土表面進行搓毛及二次抹壓處理，以控制早期塑性裂縫的出現。

4 結束語

如何有效控制大體積混凝土裂縫甚至于杜絕裂縫的產生，一直是困擾建筑行業的難題。總的來說，大體積混凝土裂縫成因較多，機理也較復雜，并且各個具體項目情況也不盡相同，需要我們在具體施工時根據工程的主要情況及施工難點采取切實可行的技術措施，在事前防止裂縫的產生，從而保證整個工程的施工質量。無論是從設計、材料還是施工的層面，都應將大體積混凝土的裂縫控制提前考慮，并采取具體措施，才能行之有效地控制裂縫產生，保證混凝土澆筑的整體質量，進而確保工程的安全性和穩定性。

參考文獻：

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