淺論大體積混凝土裂縫控制

李庭慧

摘 要 大體積混凝土在工程中應(yīng)用廣泛，因水泥水化熱、外界溫度變化、混凝土導(dǎo)熱性與收縮等，易產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力和變形，形成有害裂縫，對混凝土結(jié)構(gòu)造成一定危害，影響結(jié)構(gòu)安全與使用。本文從大體積混凝土設(shè)計、材料選用、施工、養(yǎng)護方面對裂縫控制進行了探討，主動控制，做到防患于未然。

關(guān)鍵詞 大體積混凝土;裂縫;控制

當今社會發(fā)展日新月異，大型建設(shè)工程中所使用的大體積混凝土越來越多，容易因水泥水化熱等原因產(chǎn)生裂縫，如控制不好，會使混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，嚴重時會破壞整個結(jié)構(gòu)。控制大體積混凝土裂縫應(yīng)從配合比設(shè)計、材料選用、施工和養(yǎng)護階段進行預(yù)防與控制，防止裂縫危害。

1大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的主要原因

（1）水泥在水化過程中釋放熱量形成水化熱，大體積混凝土截面大，水泥用量大，水化熱量多，會產(chǎn)生較大的溫度變化，形成的溫度應(yīng)力產(chǎn)生裂縫。該裂縫分為兩種：

①大體積混凝土澆筑初期，水泥水化產(chǎn)生大量水化熱，溫度很快上升。混凝土表面自然散熱快，溫度上升較少;而混凝土內(nèi)部由于散熱差，溫度上升高，內(nèi)外形成溫度梯度差，形成內(nèi)外約束，使表面產(chǎn)生裂縫。 ②大體積混凝土澆筑后數(shù)日，水泥水化熱基本上已釋放，大體積混凝土從最高溫逐漸降溫，降溫的結(jié)果引起大體積混凝土收縮，從約束面開始向上開裂形成溫度裂縫。如果該溫度應(yīng)力足夠大，嚴重時可以產(chǎn)生貫穿裂縫。

（2）大體積混凝土的導(dǎo)熱性能較差，澆筑初期，混凝土的彈性模量和強度都很低，對水化熱急劇溫升引起的變形約束不大，溫度應(yīng)力較小。隨著混凝土齡期的增長，彈性模量和強度相應(yīng)提高，對混凝土降溫收縮變形的約束愈來愈強，產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力，當大體積混凝土的抗拉強度不足以抵抗該溫度應(yīng)力時，便開始產(chǎn)生溫度裂縫。

（3）外界氣溫的變化會造成大體積混凝土開裂。氣溫驟降，大大增加了混凝土內(nèi)外層溫差。溫差愈大，溫度應(yīng)力也愈大，會使混凝土產(chǎn)生不同的裂縫。

（4）混凝土收縮的主要原因是內(nèi)部多余水分蒸發(fā)引起混凝土收縮。混凝土中約20%的水分是水泥硬化所必需的，另約80%的水分要蒸發(fā)。如果混凝土收縮后，再處于水飽和狀態(tài)，還可以恢復(fù)膨脹并幾乎達到原有的體積。干濕交替會引起混凝土體積的交替變化而引起開裂[1]。

2大體積混凝土裂縫的控制

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計階段裂縫控制

（1）增配構(gòu)造鋼筋提高抗裂性能。配筋應(yīng)采用小直徑、小間距。全截面的配筋率應(yīng)在0.3%～0.5%之間。

（2）避免結(jié)構(gòu)突變產(chǎn)生應(yīng)力集中，在易產(chǎn)生應(yīng)力集中的薄弱環(huán)節(jié)采取加強措施。

（3）在易裂的邊緣部位設(shè)置暗梁，提高該部位的配筋率，提高混凝土的極限拉伸能力。

2.2 材料準備階段裂縫控制

（1）精心設(shè)計配合比。結(jié)合當?shù)靥鞖夂凸こ虒嶋H，合理研配混凝土配合比。采用“三低（低砂率、低坍落度、低水膠比）二摻（摻高效減水劑和高性能引氣劑）一高（高粉煤灰摻量）”的設(shè)計準則，精心設(shè)計并生產(chǎn)出高強、高韌性、中彈、低熱和高極拉值的抗裂混凝土。

（2）原材料的選用。嚴格執(zhí)行混凝土原材料質(zhì)量和技術(shù)標準，優(yōu)選混凝土各種原材料，控制混凝土的水灰比，減少混凝土的坍落度，合理摻加塑化劑和減水劑。

①水泥：盡量選用水化熱低、凝結(jié)時間長的水泥，優(yōu)先采用中熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥等。②砂石：粗骨料宜采用連續(xù)級配，細骨料宜采用中砂。粗細骨料的含泥量應(yīng)盡量減少（1～1.5%以下）。應(yīng)選擇線膨脹系數(shù)小、巖石彈模較低、表面清潔無弱包裹層、級配良好的骨料。③水：自來水（飲用水），氣溫高時宜在水中加冰塊。④外加劑：宜采用緩凝劑、減水劑、膨脹劑;摻和料宜采用粉煤灰、礦渣粉等。摻膨脹劑的補償收縮可以防止或大大減輕混凝土開裂[2]。

2.3 施工階段裂縫控制

（1）大體積混凝土澆筑常采用以下幾種方法。①全面分層。在第一層全部澆筑完畢后，澆筑第二層，第二層要在第一層砼凝結(jié)之前，全部澆筑振搗完畢，如此逐層進行連續(xù)澆筑，這種分層方法適用于平面尺寸不大的結(jié)構(gòu)。②分段分層。混凝土從底層開始澆筑，進行到一定距離后，就回頭澆筑第二層，如此向前呈階梯形推進，這種分層法適用于厚度不大而面積和長度較大的結(jié)構(gòu)。 ③斜面分層。即振搗工作從澆筑層斜面的下端開始逐漸上移，要求斜面的坡度不大于1/3，適用于長度超過厚度3倍的結(jié)構(gòu)。

（2）大體積混凝土施工過程控制。①加強混凝土的澆灌振搗，提高密實度。采用兩次振搗技術(shù)，改善混凝土強度，提高抗裂性。在高溫天氣澆筑時，宜設(shè)置簡易遮陽裝置。②按照石、水泥、砂、外加劑的次序投料，控制攪拌時間不少于120s。③根據(jù)具體工程特點，采用UEA補償收縮混凝土技術(shù)。④采取澆筑混凝土后的收頭處理措施、混凝土表面貯水蓄熱保溫保濕養(yǎng)護等措施以及測溫控制。⑤根據(jù)工程特點，充分利用混凝土后期強度，可以減少用水量，減少水化熱和收縮。⑥加強施工過程管理，避免趕進度、偷工減料、工人素質(zhì)差、施工馬虎等人為因素造成裂縫。

2.4 大體積混凝土養(yǎng)護階段裂縫控制

在養(yǎng)護階段對混凝土的澆筑溫度及其內(nèi)部的最高溫度進行人為的控制。養(yǎng)護階段的溫度控制應(yīng)遵循以下幾點：

（1）混凝土的中心溫度與表面溫度之間、混凝土表面溫度與室外最低氣溫之間的差值均應(yīng)小于20℃;當結(jié)構(gòu)混凝土具有足夠的抗裂能力時，不大于25～30℃。

（2）混凝土盡可能晚拆模，拆模后混凝土表面溫度不應(yīng)下降15℃以上。拆模時混凝土的溫差不超過20℃。其溫差應(yīng)包括表面溫度、中心溫度和外界氣溫之間的溫差。

（3）采用內(nèi)部降溫法來降低混凝土內(nèi)外溫差。內(nèi)部降溫法是在混凝土內(nèi)部預(yù)埋水管，通入冷卻循環(huán)水，降低混凝土內(nèi)部最高溫度，進行人工導(dǎo)熱。冷卻在混凝土剛澆筑完時就開始進行。

（4）結(jié)構(gòu)物外露的混凝土表面以及模板外側(cè)覆蓋保溫材料（如草袋、鋸木、濕砂等），在緩慢散熱過程中，使混凝土獲得必要的強度，以控制混凝土的內(nèi)外溫差小于20℃。

（5）混凝土表層布設(shè)抗裂鋼筋網(wǎng)片，防止混凝土收縮時產(chǎn)生干裂[3]。

3結(jié)束語

總之掌握大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因和控制措施，根據(jù)工程實際采取適宜的措施，將有效地控制裂縫的形成，確保工程質(zhì)量，使建筑物更好地為人類生產(chǎn)生活服務(wù)。

參考文獻

[1] GB 50204-2002.混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].北京：中國標準出版社，2002.

[2] GB 50010-2002.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國標準出版社，2002.

[3] 楊紅霞，鄭光明.混凝土溫度收縮裂縫的產(chǎn)生機理及對策[J].延安大學學報：自然科學版，2004，（2）：48-49.