市政工程大體積混凝土裂縫的預控

任躍中

（太原城市建設有限公司，山西 太原 030000）

市政工程中，橋梁的墩臺、蓋梁通常為最小尺寸均大于1m的大體積現澆混凝土，因此其施工經常涉及大體積混凝土現澆施工。而大體積混凝土施工由于容易出現各類裂縫，因此是市政工程施工中的重點與難點，需要加以探討與研究。

1 大體積混凝土施工中常見的裂縫類型

在大體積混凝土施工過程中，裂縫問題較為突出，如果按照裂縫的程度大小來區分，大致分為三種類型，分別為以下：1）表層裂縫。通常情況下這種裂縫問題帶來的危害不是很大，主要的由于溫度因素而導致，且表層裂縫并不會對混凝土結構的受力安全造成影響。但是表層裂縫會對混凝土結構的外觀造成影響，給人一種不安全的觀感。2）深度裂縫。顧名思義，深度裂縫的深度相對比較深，可能會導致部分結構面被切斷，這樣就會對混凝土結構的受力安全造成影響，而且也會對混凝土的耐久性造成不良的影響。3）貫通裂縫。這種裂縫類型較為較為嚴重，一旦發生貫通裂縫，就會徹底將整體混凝土結構切斷，所帶來的后果則非常嚴重，必須要采取有效的加固措施進行防治。

2 大體積混凝土產生裂縫的原因分析

2.1 收縮變形

在澆筑環節，大體積混凝土內部往往產生一連串的化學反應，進而引發混凝土收縮，導致體積變小。當下，比較多發的收縮現象包括：干燥收縮、自身收縮、塑性收縮和碳化收縮。這里，干燥收縮最容易造成混凝土裂縫。自身收縮的原因為：細骨料水化物體積小于水泥和水化反應的水的體積，引發混凝土收縮，此類收縮不存在水分的變動，和干燥收縮比較，其收縮程度不值一提。若混凝土為塑性狀態時，其內部的泌水往往急劇下降，水分不足難以第一時間得到補充，抑或由于天氣狀況不佳，比方高溫或者大風，混凝土就會出現塑性收縮?？諝饫锏亩趸己退嗨锂a生化學反應，就會導致碳化收縮。自然狀態之下，混凝土出現體積收縮產生不了拉應力，然而，在施工實踐中，由于大體積混凝土構件均離不開許多人為的因素，由于收縮而導致的裂縫亦難以杜絕。

2.2 受到混凝土原材料的影響

在大體積混凝土施工過程中，混凝土的構成要素包括水泥、砂、石、水等原材料，這些原材料需要根據一定的比例配比并充分攪拌從而凝結成為一個整體。但是在這一期間水泥在接觸到水分之后會產生水化作用，并釋放出較高的熱量，而部分熱量并未完全釋放，反而是聚集在混凝土內部結構中，這樣就會產生混凝土內外部結構的溫度偏差過大，使得溫度應力產生，進而使得混凝土結構出現表層裂縫。簡而言之，導致大體積混凝土出現裂縫的因素主要體現在水泥的種類、強度、用量、尺寸大小等因素。

2.3 水泥水化熱的影響

大體積混凝土澆筑完畢后，水泥水化熱作用所放出的熱量會使混凝土內部溫度逐漸升高，可達70℃左右。由于混凝土內部和表面散熱條件不同，大體積混凝土內部溫度不易散出，導致混凝土由內部中心向外形成溫度梯度。內外溫差變形不同會產生溫度應力，使混凝土表面產生拉應力，內部產生壓應力。一旦拉應力超過混凝土極限抗拉強度，混凝土表面就會產生裂縫。

2.4 外在動力荷載作用

大體積混凝土在抗拉強度上是存在相應約束的，然而，在靜力荷載及外在動力荷載作用之下，大體積混凝土往往面臨拉應力的沖擊，如果拉應力大于大體積混凝土本身的抗拉強度上限，混凝土就會由于外在動力荷載作用而出現裂縫。

3 預防大體積混凝土產生裂縫的對策

3.1 科學合理選擇混凝土及其原材料

首先，選擇低水化熱的水泥。大體積混凝土發生裂縫的主要原因是在水化過程中水泥釋放很多熱量，為了減少熱量，所以施工前選擇初期水化熱小的水泥，如礦渣硅酸鹽水泥、火山灰水泥等，這些材料能夠有效調控水泥用量，防止溫度過高，增強混凝土的硬度及體積的濕度，從而防止使用水泥后對混凝土的硬度、強度造成不利影響，同時活性細摻料也是代替水泥的一種材料。其次，科學、合理的選擇骨料。根據施工情況和需求，應選擇粒徑大的石子，保障質量與規范要求相符，保證級配科學，而且細集料的含泥量達標。強化對用水量的管控，節約對水泥的使用量，在符合配合比設計需求的基礎上，盡可能降低水泥用量，有效管控混凝土收縮和泌水問題。如果想要合理選擇細骨料，應優先使用平均粒徑較大的中粗砂，這種骨料能夠防止混凝土發生干縮，有效降低水化熱量，防止混凝土出現裂縫。最后，合理摻加外加料和外加劑。加入適量的外加料和外加劑對于預防裂縫出現效果確切。例如加入適量的粉煤灰能夠實現對水泥用量的有效控制，減少水化熱，使摻量保持在30%之內?；蛘邠饺脒m量的減水劑，可以有效提供混凝土的活性，增加水泥水化能力，提高混凝土的強度，實現對水化熱的合理控制，降低水化熱釋放的速率。

3.2 嚴格控制大體積混凝土澆筑施工工藝

在進行大體積混凝土的澆筑施工時，應選擇在陰天進行，并將混凝土入模溫度控制在24℃左右?；炷翝仓謱舆M行，每層厚度應控制在400～500mm之間。澆筑混凝土澆筑應連續進行，間歇時間不得超過2.5h。由于大體積混凝土的坍落度相對較大，表面鋼筋下部可能會有水分產生，或在表層鋼筋上部的混凝土產生細小裂縫，因此在混凝土初凝前和混凝土預沉后采取二次抹面壓實措施。在完成大體積混凝土的澆筑后，施工單位可以采取冷卻管循環水降溫控制措施。降溫時可以用水泵抽水，合理控制冷卻管進水口壓力，且進出水管溫差應控制在5～10℃之間。每次降溫前，施工人員應首先測試孔內溫度。如果混凝土循環管口內的水溫與環境溫度差達到25℃時以上，應及時進行循環水降溫。在注水降溫過程中，應每隔4h監測一次溫度。溫度有下降趨勢時，可停止循環水降溫。澆筑完成后，應根據環境溫度以及濕度采取相應的保溫保濕措施，且養護時間應達到14d以上。

3.3 加強混凝土養護

大體積混凝土在施工完成后，就要及時養護。經過養護混凝土結構目的在于可以快速采集有關混凝土內部溫度改變的情況，進而有效把控混凝土的溫度，避免大體積混凝土出現裂縫現象。在不同季節，要對大體積混凝土采用合理措施加以維護，冬天應做好混凝土抗凍措施，避免霜凍損壞混凝土，夏天就要立即做好保濕措施，防止因為溫度過高，蒸發迅速而出現的裂縫病害。加強大體積混凝土的保溫隔熱是養護混凝土的重要方法，還是提升質量的重點。大體積混凝土澆筑結束后，及時鋪設塑料薄膜和潮濕的雙層麻袋片進行灑水養護，保證混凝土終凝前外表濕潤。高溫環境下施工時，要安裝遮陽板，大風環境下施工時，科學采取擋風措施，且合理灑水養護，保證施工質量。

3.4 做好大體積混凝土的溫度變化分析

根據實際溫度的監控結果以及相關理論分析，橋梁基礎大體積混凝土澆筑內外溫差變化的趨勢主要可以分為升溫、降溫及穩定三個不同階段。在混凝土剛澆筑完成之后，混凝土內的水泥水化在很短的時間內完成，且隨著澆筑時間的延長，整體澆筑溫度逐漸降低，趨于穩定。由于混凝土本身的導熱系數比較小，很容易導致中心區域的熱量形成積聚。因此，在前期的時候需要通過加壓來降低內部溫度，保證內部熱量的釋放。在混凝土降溫期間，部分區域混凝土存在溫度梯度，需要采取有效的方法來減少因內部存在溫度梯度而產生的應力。當環境溫度在30℃左右時，對基礎表面采取覆蓋土工布、塑料薄膜等方式養護，側面采用薄膜包裹保濕及加強覆蓋抗風等措施，減少表面熱量的散失。

4 結語

引發大體積混凝土裂縫問題的原因是多方面的，所以，在施工時，施工單位應仔細查找產生裂縫的原因，并以此為基礎，給予相應的防范策略，并且秉持“預防為主，防治結合”的原則，從根本上有效化解大體積混凝土的裂縫問題。