預(yù)防大體積混凝土裂縫施工方法研究

（陜西交通建設(shè)養(yǎng)護(hù)工程有限公司，陜西西安市，710117） 薛 茹

（楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西楊凌市，712100） 張?chǎng)稳A

隨著經(jīng)濟(jì)全球的深入，新的時(shí)代背景下，我國城市建設(shè)在穩(wěn)步發(fā)展過程中的同時(shí)建筑工程規(guī)模也在逐步擴(kuò)張。目前，大量使用大大體積混凝土對(duì)改善建筑工程質(zhì)量起到很好的作用。然而，在使用大體積混凝土過程中，由于受到各種因素干擾，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生裂縫問題，對(duì)建筑的壽命和穩(wěn)定性都有一定影響。因此，必須采取相應(yīng)的對(duì)策保證大體積混凝土施工品質(zhì)得到全面提高。

1 大體積混凝土裂縫出現(xiàn)的原因

1.1 干縮裂縫產(chǎn)生的原因

水泥砂漿中的濕氣會(huì)導(dǎo)致混凝土的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生干縮，進(jìn)而形成干縮裂縫。干縮裂縫是因?yàn)槠湓谑覂?nèi)和室外濕度的變化造成的，其主要原因是：在外界環(huán)境的作用下，混凝土表層的水分迅速流失，發(fā)生很大的變形，而在混凝土內(nèi)部濕度的擴(kuò)散速率很低，其水分變動(dòng)不大，而表面的干縮變形由于受混凝土的限制會(huì)引起很大的拉伸而產(chǎn)生裂縫。在室外濕度相對(duì)較小的情況下，水泥漿的干縮越大，越容易出現(xiàn)干縮裂縫[1]。干縮裂縫多呈平行或網(wǎng)格的淺層裂紋，其寬度一般在0.05-0.2左右，在一般出現(xiàn)在大體積混凝土的平面部位，厚度較小的橫梁主要沿著其短軸線的方向分布。干縮裂縫會(huì)降低混凝土的耐久性能，外部腐蝕材料更容易透過裂縫滲入到混凝土中，造成鋼筋腐蝕，進(jìn)而對(duì)鋼筋的耐用性造成一定破壞，同時(shí)還會(huì)造成水力開裂，進(jìn)而對(duì)混凝土的承載力造成一定破壞。混凝土水灰比、水泥成分、水泥用量、骨料性質(zhì)和摻入量、外加劑用量等都是影響混凝土干縮出現(xiàn)的重要因素。

1.2 塑性收縮的原因

塑形收縮是在混凝土凝固前，混凝土水分迅速流失而導(dǎo)致的收縮。在干燥、強(qiáng)風(fēng)的氣候條件下，通常發(fā)生塑性收縮的可能性會(huì)更大，裂縫呈中間寬、兩端細(xì)、長度不等、相互斷開的現(xiàn)象。小的裂縫通常為20～30mm，大的可達(dá)到200～300mm，寬度為1～5mm[2]。造成這種現(xiàn)象的主要因素是：混凝土終凝之前，其沒有強(qiáng)度或強(qiáng)度都很低，而在最終凝固后，由于溫度和大風(fēng)的作用，導(dǎo)致混凝土的表面水分迅速流失，在這種情況下，由于毛細(xì)管壓力過大，導(dǎo)致混凝土的體積迅速縮小，而混凝土自身的強(qiáng)度也不能承受自身壓縮，從而出現(xiàn)裂縫。混凝土的水灰比、凝結(jié)時(shí)間、環(huán)境溫度、風(fēng)速、相對(duì)濕度等均是混凝土的塑性收縮裂縫的重要影響因素。

1.3 混凝土質(zhì)量不良導(dǎo)致的裂縫

由于集料的顆粒級(jí)配或使用不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)泌水、離析等現(xiàn)象，而且在硬化后還會(huì)出現(xiàn)收縮變大，從而導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

當(dāng)骨料大粒徑太低時(shí)，需要增加混凝土的含沙量，以確保其粘結(jié)力，但含沙量太高，就會(huì)導(dǎo)致收縮增大。粗骨料中針片狀顆粒的數(shù)量太多，也會(huì)導(dǎo)致漿體在針片狀顆粒富集，造成混凝土的收縮過度。而在實(shí)際施工中，由于細(xì)集料細(xì)度模數(shù)較低，也會(huì)導(dǎo)致混凝土收縮。

混凝土外加劑、摻合料的選用和摻量使用不當(dāng)，會(huì)使混凝土的收縮程度大大提高。水泥種類的原因。由于水泥種類的差異，其水化率和水化熱各有差異。水泥等級(jí)和強(qiáng)度等級(jí)的原因：隨著水泥等級(jí)的提高，細(xì)度越細(xì)，早強(qiáng)提高對(duì)裂縫的破壞影響越大。隨著混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度的提高，其脆性越大，開裂的可能性也越大。

混凝土中水泥的用量。由于混凝土中摻入大量的水泥，會(huì)引起混凝土的收縮，故在施工中，應(yīng)盡可能采用摻入粉煤灰等混合料代替一部分水泥，該方法能有效地減少混凝土的收縮。在大體積混凝土中，因粗骨料粗骨料下沉漿體上浮產(chǎn)生開裂現(xiàn)象十分普遍。造成這種問題主要是由于混凝土未壓實(shí)、振錘時(shí)間不夠、集料沉降、表面浮漿量過大等[3]。

1.4 溫度變化導(dǎo)致大體積混凝土裂縫

在建筑施工中，溫度裂紋是最普遍的現(xiàn)象。由于大體積混凝土體積大、厚度大，所以混凝土表面和內(nèi)部熱量分布不均勻，因此其水化熱量會(huì)導(dǎo)致混凝土的內(nèi)壁比表層更高，從而產(chǎn)生內(nèi)外溫差。在升溫與降溫兩個(gè)時(shí)期，混凝土的熱脹率是1.0x10-5/℃。由于內(nèi)內(nèi)外溫差，使得混凝土的內(nèi)部與表面的熱膨脹與收縮不協(xié)調(diào)，從而形成限制應(yīng)力。如果應(yīng)力比混凝土的拉伸能力更高，則會(huì)引起混凝土產(chǎn)生裂紋，從而產(chǎn)生形成溫差裂縫，這會(huì)對(duì)混凝土的安全運(yùn)行產(chǎn)生不利影響[4]。溫度裂縫的產(chǎn)生有兩種原因：其一，內(nèi)約束裂縫。由于混凝土的內(nèi)部和外部溫度相差很大，若不進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂疲瑒?shì)必會(huì)產(chǎn)生一些裂縫問題，例如：在大體積的混凝土澆注過程中，由于其表面積較大，若在同一時(shí)間進(jìn)行澆注，則會(huì)產(chǎn)生厚度非常厚的問題，造成整體混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部和外部的熱量分布不均勻，產(chǎn)生很大差別，最后引起了結(jié)構(gòu)裂縫問題。其二，外約束裂縫。，這種裂縫問題的原因是由于在澆注完畢之后，平均降溫太大而造成的。在硬化階段，由于混凝土的水熱化相對(duì)較多，導(dǎo)致內(nèi)部的溫度不斷升高，而且散熱較為緩慢，在這種情況下，內(nèi)外溫度變化就會(huì)產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力。另外，在后期的冷卻和降溫期間，由于其他力的制約，導(dǎo)致大體積混凝土拉伸性能性能較差，從而產(chǎn)生裂縫。

2 大體積混凝土裂縫控制措施

2.1 避免干縮裂縫主要措施

避免干縮裂縫主要措施主要有：①選擇收縮強(qiáng)度低的水泥，常用的是低熱量的中低溫水泥和粉煤灰，以減少混凝土中水泥的摻入量。②混凝土的干縮率對(duì)水灰有很大的影響作用，隨著水灰用量的增加，干縮率也會(huì)增大，所以在混凝土的配比中應(yīng)考慮到水灰比的數(shù)值，在滿足施工要求的條件下，合理地調(diào)整水泥用量，適當(dāng)加入適當(dāng)?shù)臏p水劑，提高其使用效果。③在實(shí)驗(yàn)室配比設(shè)計(jì)后，混凝土攪拌和施工中要嚴(yán)格按照現(xiàn)場(chǎng)的原料狀況進(jìn)行調(diào)整，特別要注意砂、石粗細(xì)集料的水分，并注意其他原料的某些變化，同時(shí)對(duì)混凝土用水量進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以保證不超過配比的要求。

2.2 避免塑性收縮裂縫主要措施

避免塑性收縮裂縫主要措施有：①選用干縮值較小早期強(qiáng)度較高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥。②通過對(duì)混凝土水灰比例進(jìn)行嚴(yán)格的調(diào)控，并在混凝土中加入高效減水劑，以提高其工作性質(zhì)，并在施工中對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)密的控制，嚴(yán)禁隨意往水泥中添加水分，降低水泥和水的摻入量。③在澆筑混凝土前，應(yīng)充分濕潤基礎(chǔ)和模板，以避免因澆筑后基層或模板比較干燥而造成的通過吸收混凝土中的濕氣，引起混凝土的塑性收縮[6]。④在混凝土澆筑完畢后，必須在混凝土結(jié)構(gòu)的表層涂上塑料布、草墊、麻片等，在終凝之前保持混凝土表層濕潤，并在混凝土表層噴上養(yǎng)護(hù)液等，具體的保養(yǎng)方法要視具體情況、施工條件和周邊的情況而定。在炎熱、強(qiáng)風(fēng)的季節(jié)，應(yīng)安裝遮陽和防風(fēng)設(shè)備，并適時(shí)地進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

2.3 避免混凝土質(zhì)量不良導(dǎo)致裂縫的措施

選擇優(yōu)化配合比選用良好級(jí)配的骨料，嚴(yán)格控制砂石質(zhì)量，降低水灰比，并在混凝土中摻加粉煤灰和外加劑等，以降低水泥用量，減少水化熱，以降低混凝土溫升，從而可以降低混凝土所受的拉應(yīng)力。

針對(duì)大體積混凝土的特性，采取切實(shí)可行的施工技術(shù)，采取“分段定點(diǎn)，一個(gè)坡度，薄層澆筑，循序推進(jìn)，一次到頂”的施工技術(shù)。用自然流動(dòng)的方式來實(shí)現(xiàn)斜面混凝土施工，既能滿足泵送工藝，又能防止經(jīng)常拆除、沖洗、接長輸送管道，有效改善抽運(yùn)效果，并可混凝土泌水處理施工簡單化，使上下兩次澆筑之間的空隙不大于初凝時(shí)間。針對(duì)泵送過程中出現(xiàn)一個(gè)天然坡度的情況，在各澆筑區(qū)的前、后各設(shè)置兩臺(tái)振動(dòng)裝置，一臺(tái)設(shè)于混凝土出口，以處理上部混凝土的振動(dòng)問題，由于底部鋼筋間隔比較緊密，為了保證底部的混凝土密度，需在混凝土的坡腳處設(shè)置第二道布置[7]。當(dāng)澆筑繼續(xù)進(jìn)行時(shí)，振動(dòng)裝置也隨之跟進(jìn)，保證混凝土的質(zhì)量。因?yàn)榇蟠篌w積泵送混凝土表層的膠漿層比較厚，所以在澆筑完畢后必須在初凝前用鐵滾筒進(jìn)行多次的碾軋，再進(jìn)行拋光和壓實(shí)，以便封閉混凝土蓄水裂縫。

2.4 避免溫度變化導(dǎo)致大體積混凝土裂縫

減少混凝土內(nèi)部和外部溫度差異和混凝土表面與外部環(huán)境的溫差，從而避免混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。在已固化的原混凝土上進(jìn)行施工時(shí)，必須注意避免已固化的混凝土過于冷卻，從而造成新舊混凝土的粘接強(qiáng)度較差，從而減少新舊混凝土間的約束。混凝土的初期維護(hù)，其首要目標(biāo)是維持適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸龋瑥亩鴮?shí)現(xiàn)兩個(gè)目標(biāo)：一是避免不利溫度和濕度的影響，防止有害的冷縮和干縮。二是能夠保證水泥水化作用正常進(jìn)行，并期望能滿足設(shè)計(jì)的強(qiáng)度和抗裂性能。合適的溫度和濕度條件是互相關(guān)聯(lián)的[8]。混凝保溫的方法往往也起能到保濕作用。從理論上來看，在新澆筑的混凝土中，其含水量足以達(dá)到水泥水化的需要。但是，因蒸發(fā)等因素往往會(huì)造成水分流失，進(jìn)而延緩或阻礙水化，表層混凝土最易且直接遭受此不利沖擊。所以在澆筑后的初幾日是養(yǎng)護(hù)的重點(diǎn)時(shí)期，在施工中要加強(qiáng)注意。所有的緊急情況都要做好，特別是在北方施工中，在接近冬天時(shí)，要將所有保溫工作做好，以降低因溫度急劇下降造成裂縫。通過對(duì)混凝土表層溫度的調(diào)控，在澆筑完成后受冷空氣影響其表層的溫度明顯低于混凝土內(nèi)部溫度。因此，有必要通過降低混凝土的內(nèi)部和外部的溫差，延緩混凝土水化熱的降溫速率，來避免出現(xiàn)過大的溫度應(yīng)力，降低混凝土的結(jié)構(gòu)計(jì)算溫差。

3 結(jié)語

在實(shí)際工程施工過程中，由于受到各種因素的干擾使得大體積混凝土經(jīng)常出現(xiàn)裂縫問題，嚴(yán)重影響整體工程質(zhì)量。因此，在日后的施工過程中，還需進(jìn)一步重視混凝土出現(xiàn)裂縫的問題，通過避免出現(xiàn)干縮裂縫、塑性收縮裂縫、加強(qiáng)混凝土質(zhì)量以及控制好大體積混凝內(nèi)部和表層溫差的方式在最大程度上減少裂縫問題，提升工程質(zhì)量。