大體積混凝土裂縫控制及處理策略探討

趙佰劍

（廣西盛東混凝土有限公司，廣西 南寧 530000）

在大體積混凝土施工過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些裂縫，這些裂縫大多發(fā)生于混凝土澆筑后的初期。通常，當(dāng)溫度和濕度發(fā)生變化時(shí)，由于結(jié)構(gòu)約束，這些裂縫將會(huì)變得更深。為了防止出現(xiàn)大體積混凝土裂縫，應(yīng)該采取合理的技術(shù)措施和管理措施進(jìn)行控制。通常情況下，為了有效解決大體積混凝土裂縫問題，應(yīng)從以下幾方面著手：

首先是通過合理規(guī)劃設(shè)計(jì)施工方案，控制混凝土配合比。

其次是在澆筑后及時(shí)采取相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)措施來對混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

最后是通過優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)對原材料的管理和施工技術(shù)的改進(jìn)等措施來控制大體積混凝土施工過程中的裂縫問題。

只有這樣才能保證大體積混凝土結(jié)構(gòu)不會(huì)出現(xiàn)裂縫問題，進(jìn)而保證其正常使用。

1 減少混凝土溫度裂縫的方法

1.1 做好混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土在澆筑過程中，混凝土與水泥水化反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量熱量，使溫度升高，超過混凝土的允許極限溫度，從而導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。因此需要加強(qiáng)對大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)工作，提高其質(zhì)量。

1.對于已澆筑的大體積混凝土表面應(yīng)采取保濕措施。在不影響結(jié)構(gòu)整體性、施工安全以及不降低構(gòu)件抗拉強(qiáng)度的前提下，可以采用濕麻袋、草包、泡沫塑料、塑料布等覆蓋表面，并適當(dāng)灑水保持濕潤。當(dāng)采取覆蓋養(yǎng)護(hù)時(shí)，應(yīng)采用防水材料覆蓋。若條件允許，可在大體積混凝土表面設(shè)置塑料薄膜等保護(hù)層。為防止水分蒸發(fā)，在大體積混凝土表面形成自然冷縮裂縫，還可以通過對混凝土表面進(jìn)行預(yù)冷、降低澆筑溫度等措施[1]。

2.當(dāng)采用覆蓋養(yǎng)護(hù)時(shí)，應(yīng)采用覆蓋保濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14 天，或者對大體積混凝土表面進(jìn)行噴水保濕養(yǎng)護(hù)。為保證大體積混凝土表面水分的充足補(bǔ)給，可在大體積混凝土澆筑后立即澆筑一層厚約5 厘米的灑水養(yǎng)護(hù)膜。

3.在大體積混凝土澆筑后，為保證其表面溫度均勻，應(yīng)采用保溫材料對混凝土表面進(jìn)行覆蓋，且在澆筑完后應(yīng)及時(shí)對其表面進(jìn)行灑水保濕，以保證大體積混凝土表面具有足夠的水分以達(dá)到養(yǎng)護(hù)效果。

1.2 盡量減少或避免在結(jié)構(gòu)上設(shè)置約束區(qū)

約束區(qū)指的是在澆筑時(shí)，混凝土內(nèi)出現(xiàn)的溫度應(yīng)力超出混凝土極限抗拉強(qiáng)度，導(dǎo)致混凝土在結(jié)構(gòu)上開裂。因此，需要對約束區(qū)進(jìn)行合理設(shè)置，盡量減少或避免在結(jié)構(gòu)上設(shè)置約束區(qū)。此外，為防止產(chǎn)生過大的溫度應(yīng)力，應(yīng)對混凝土內(nèi)外溫差進(jìn)行嚴(yán)格控制。實(shí)踐中可以采用降低澆筑溫度、降低水化熱溫升、調(diào)整澆筑方法來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。同時(shí)，還應(yīng)控制混凝土的入模溫度，以避免過大的溫差應(yīng)力產(chǎn)生。澆筑溫度的高低是決定裂縫產(chǎn)生的主要因素之一[2]。一般情況下，水泥在水化過程中會(huì)產(chǎn)生熱量，對混凝土內(nèi)外溫度進(jìn)行升高。但若混凝土養(yǎng)護(hù)條件良好，內(nèi)部熱量不能及時(shí)散發(fā)、外部熱量無法及時(shí)散出，會(huì)使混凝土內(nèi)外溫差過大而導(dǎo)致裂縫。

此外，為避免由于混凝土水化熱引起的溫度應(yīng)力產(chǎn)生，還需控制水泥用量和水灰比。根據(jù)實(shí)際情況對水泥漿進(jìn)行稀釋和調(diào)整，降低水化熱溫升。還應(yīng)注意控制混凝土澆筑后的最高溫度變化，即混凝土澆筑后至構(gòu)件降溫完成階段，一般不宜超過28℃。在此期間，如表面出現(xiàn)不規(guī)則裂縫或者表面有不均勻沉陷則應(yīng)予以補(bǔ)強(qiáng)處理。

具體操作過程中要根據(jù)實(shí)際情況對技術(shù)人員進(jìn)行合理調(diào)配以及布置相關(guān)人員到相應(yīng)崗位上；對混凝土入模溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制；及時(shí)清除多余水泥漿等，并確保其保持濕潤狀態(tài)；注意水泥用量對水化熱和溫差的影響。在施工中，為避免產(chǎn)生裂縫，應(yīng)盡量降低水化熱溫升，并在混凝土中設(shè)置冷卻水管以降低內(nèi)部溫升。同時(shí)，可采用相應(yīng)技術(shù)措施降低混凝土內(nèi)外溫差、防止溫度裂縫的產(chǎn)生。例如可以通過摻加粉煤灰等方式來降低水化熱溫升；將大體積混凝土分割成小體積混凝土進(jìn)行澆筑；使用冷卻水管和自然降溫等方式來降低混凝土內(nèi)外溫差[3]。

另外，在施工中還應(yīng)注意及時(shí)養(yǎng)護(hù)。首先，將大體積混凝土施工后的表面浮漿清理干凈；其次，將養(yǎng)護(hù)用水直接通入冷卻水管中，然后再把冷水噴灑到已經(jīng)完成養(yǎng)護(hù)的構(gòu)件上；最后對混凝土構(gòu)件進(jìn)行適當(dāng)養(yǎng)護(hù)，使其保持一定濕潤狀態(tài)。

1.3 改善大體積混凝土的抗裂性能

混凝土的抗裂性能可以通過對混凝土抗拉強(qiáng)度、彈性模量等力學(xué)性能進(jìn)行分析來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度和彈性模量較低時(shí)，會(huì)出現(xiàn)較大的結(jié)構(gòu)應(yīng)力，出現(xiàn)裂縫；當(dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度和彈性模量較高時(shí)，則可以減少裂縫的產(chǎn)生。通過改善水泥的凝結(jié)時(shí)間、控制混凝土的入模溫度、摻加合適的外加劑等方式，可以提高混凝土抗拉強(qiáng)度、降低其彈性模量，從而實(shí)現(xiàn)提高混凝土抗裂性能之目的。在選擇混凝土中的外加劑時(shí)，必須選擇和水泥有較好的相容性、緩凝性，能夠改善混凝土的性能，降低其溫度裂縫出現(xiàn)概率。因此，在選擇外加劑時(shí)，必須結(jié)合具體工程實(shí)際情況而定。例如：當(dāng)采用硅酸鹽水泥作為原材料配制混凝土?xí)r，需要摻加適當(dāng)摻合料和減水劑；當(dāng)采用礦渣水泥作為原材料配制混凝土?xí)r，可摻加適量的粉煤灰、硅粉、磨細(xì)礦渣等摻合料；在混凝土中摻加適量緩凝劑或減水劑，能夠有效降低其內(nèi)部溫度變化幅度、延緩其內(nèi)部溫度上升速度、降低混凝土溫度應(yīng)力、減少由于混凝土自身性質(zhì)變化所導(dǎo)致的裂縫產(chǎn)生。當(dāng)外加劑或摻合料選擇適宜后，還能減少水泥用量[4]。

此外，在大體積混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意大體積混凝土施工過程中水泥用量和水灰比之間存在著一定關(guān)系。因此在設(shè)計(jì)時(shí)要確保材料用量滿足規(guī)范要求，從而減少開裂概率。

除此之外，還要注意控制混凝土入模溫度、澆筑溫度，避免混凝土因內(nèi)外溫差過大而產(chǎn)生裂縫。大體積混凝土施工過程中，要控制好澆筑溫度、盡量選擇低水灰比、使用優(yōu)質(zhì)原材料以及加強(qiáng)施工管理等方法，從而有效減少大體積混凝土施工中裂縫的產(chǎn)生。

另外，在大體積混凝土施工過程中還需注意對水泥用量的控制，應(yīng)確保其滿足規(guī)范要求；同時(shí)還需要關(guān)注氣溫變化情況，及時(shí)采取有效措施調(diào)整結(jié)構(gòu)所處環(huán)境溫度、采取必要的保溫措施；避免結(jié)構(gòu)處于夏季高溫下澆筑，而冬季又十分寒冷時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)保溫措施進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；注意嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量、避免發(fā)生各類質(zhì)量問題。

1.4 提高大體積混凝土的質(zhì)量，防止裂縫的出現(xiàn)

在大體積混凝土中，所用的水泥具有較多的水化熱，會(huì)使得內(nèi)部溫度出現(xiàn)較大的上升。為了控制混凝土的溫度，可以將混凝土分成小塊，把兩塊連在一起，通過設(shè)置混凝土板來降低內(nèi)部溫度。在施工的時(shí)候，要進(jìn)行分層澆筑，可以在澆筑前，在混凝土中加入一些水來降低混凝土的溫度。為了提高混凝土的抗裂性能，可以通過摻加粉煤灰和礦渣粉等方式來減少混凝土的水化熱。要注意不能只采用單一的方法來降低水化熱，否則會(huì)影響到施工質(zhì)量，另外還可以采用摻入纖維材料、摻加外加劑等方法來提高大體積混凝土的抗裂性能。通過摻加纖維材料，可以提高混凝土與鋼筋、模板之間的握裹力；摻加外加劑等方法，能夠抑制水泥水化熱反應(yīng)發(fā)生。需要注意的是，在使用外加劑時(shí)，不能使用那些有腐蝕性作用和揮發(fā)性作用的外加劑[5]。

為了讓混凝土中的水泥和水能夠充分地相互融合，可以將一些混合料用水化熱高的水泥和低水化熱低的水泥相互摻配。例如，可以把粉煤灰摻入普通的水灰比中去，使其用量保持在6%左右就可以了。因?yàn)榉勖夯以趦?nèi)部具有較大的消散熱能量作用以及較好的吸濕性和保水性，這樣能夠讓混凝土內(nèi)部溫度降低。當(dāng)然還需要采用其他方法來減少混凝土中水化熱，例如采用低水化熱水泥和外加劑等方法。

1.5 提高混凝土品質(zhì)，延長其使用壽命

一是摻用高效減水劑可以降低水泥用量，提高混凝土的密實(shí)性和抗?jié)B性，減小工程的總應(yīng)力，增加混凝土的抗拉強(qiáng)度。

二是摻加粉煤灰，可降低混凝土的水化熱，減小溫度應(yīng)力，從而降低了大體積混凝土的溫升。

三是摻加礦渣粉或硅粉可提高混凝土的強(qiáng)度、抗?jié)B性和耐久性能。

四是摻加粉煤灰、硅粉及礦渣粉等多種礦物摻合料時(shí)，可以降低水泥用量10%左右。但礦物摻合料對水泥石質(zhì)量有一定影響，尤其是對早期強(qiáng)度有一定影響。因此使用摻合料時(shí)應(yīng)根據(jù)施工條件和環(huán)境選用相應(yīng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的摻合料進(jìn)行試驗(yàn)選擇。

五是摻加一定比例的纖維可以起到部分補(bǔ)償收縮作用。雖然纖維混凝土的抗裂能力比普通混凝土高，但在長期經(jīng)受外界荷載作用時(shí)，其抗裂性能與普通混凝土差別不大。因此在大體積混凝土施工中應(yīng)考慮纖維的摻入比例，以保證結(jié)構(gòu)的耐久性，滿足使用要求。

2 工作中的注意事項(xiàng)

1.根據(jù)施工需要，選用合適的原材料，嚴(yán)格控制混凝土各成分的配合比，配制出性能良好的混凝土。

首先，嚴(yán)格控制水泥用量，選用低水化熱的水泥，并摻加高效減水劑和緩凝劑。

其次，選擇級配良好的骨料，嚴(yán)格控制骨料粒徑。

最后，根據(jù)澆筑條件，選用適宜的澆筑方式及混凝土的澆筑方法和施工工藝。

2.混凝土澆筑后，在表面覆蓋塑料薄膜及麻袋片等保溫材料。

首先，要精心安排施工，盡量縮短混凝土的間歇時(shí)間，降低混凝土內(nèi)部與表面的溫差。

其次，合理安排施工作業(yè)，以降低結(jié)構(gòu)物各部位受力不均而產(chǎn)生應(yīng)力集中。

最后，加強(qiáng)對混凝土結(jié)構(gòu)表面的養(yǎng)護(hù)，以減少由于水分蒸發(fā)而產(chǎn)生的溫度應(yīng)力[6]。

3.施工中應(yīng)注意經(jīng)常澆水養(yǎng)護(hù)，同時(shí)，還應(yīng)注意對混凝土表面進(jìn)行二次抹壓以減少溫度裂縫。由于混凝土澆筑后的28d 內(nèi)，表面處于較高溫度，而內(nèi)部仍處于較低的溫度。因此，在混凝土澆筑后要經(jīng)常注意對混凝土的表面進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)，以提高混凝土的抗裂能力。

3 安全措施

1.大體積混凝土施工必須在管理人員的指揮下進(jìn)行，并設(shè)立專職安全員負(fù)責(zé)安全工作，參加施工的人員必須有一定的資質(zhì)和操作經(jīng)驗(yàn)，遵守各項(xiàng)安全技術(shù)操作規(guī)程，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行施工現(xiàn)場消防安全管理制度，做好防火、防中毒事故的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作；同時(shí)要進(jìn)行定期的安全檢查和維護(hù)保養(yǎng)工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除各類事故隱患；要制定針對重大危險(xiǎn)源所采取的應(yīng)急措施[7]。

2.現(xiàn)場安裝時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行技術(shù)交底，并督促做好施工前準(zhǔn)備工作及對腳手架、臨時(shí)設(shè)施、安全網(wǎng)的搭設(shè)。腳手架搭設(shè)時(shí)，在距地面2m 高處必須設(shè)置臨邊防護(hù)欄桿；安全網(wǎng)搭設(shè)時(shí)，必須進(jìn)行全面的檢查，并將已搭好的腳手架拆掉，確保不留死角；對臨時(shí)用電線路進(jìn)行全面檢查，確保供電安全可靠，嚴(yán)禁超負(fù)荷用電。

3.施工作業(yè)前應(yīng)制定具體的施工方案并報(bào)監(jiān)理審批后方可進(jìn)行，同時(shí)加強(qiáng)安全教育與技術(shù)交底。要針對施工中的實(shí)際情況，加強(qiáng)安全管理，認(rèn)真做好安全措施和各項(xiàng)組織措施。嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程和檢查制度，落實(shí)安全責(zé)任制；進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及抗裂計(jì)算，確定抗裂安全系數(shù)；制定防墜落、坍塌等措施；對施工中所使用的機(jī)具設(shè)備、防護(hù)用品及用電設(shè)施進(jìn)行全面檢查。

4.加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備使用管理，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程、檢查制度和交接班制度及設(shè)備管理規(guī)定。

5.在大體積混凝土施工中應(yīng)配備一定數(shù)量的安全防護(hù)用品和應(yīng)急救援器材。

4 結(jié)語

大體積混凝土施工過程中，混凝土溫度控制是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。從目前的大體積混凝土施工情況來看，存在著很大的裂縫現(xiàn)象。因此需要從設(shè)計(jì)、原材料及澆筑過程等方面進(jìn)行分析，對影響裂縫產(chǎn)生的因素進(jìn)行分析。并根據(jù)相關(guān)措施及對策，減少由于溫差大而引起裂縫的可能性，防止因?yàn)榛炷潦┕ず笃谑湛s而導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。通過采取這些措施，對大體積混凝土在施工過程中產(chǎn)生的裂縫進(jìn)行有效控制，提高大體積混凝土施工質(zhì)量與建筑整體穩(wěn)定性。