大體積砼施工裂縫成因分析與控制措施

摘要：控制砼澆筑塊體因水泥水化熱引起的升溫、砼澆筑塊體的里外溫差及降溫速度，防止砼出現(xiàn)溫度裂縫是施工技術(shù)的關(guān)鍵問題，必須認(rèn)真對待。文章分析了大體積砼施工裂縫產(chǎn)生的原因，并針對成因提出了控制措施。可在工程實踐中參考應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：大體積砼；施工裂縫；成因；控制

1前言

在公路橋涵、通道、隧道等大體積砼施工中，由于水泥水化熱引起砼澆筑內(nèi)部溫度和溫度應(yīng)力劇烈變化，而導(dǎo)致砼發(fā)生裂縫現(xiàn)象。大體積混凝土開裂后，其性能與原狀混凝土性能相差很大，尤其是對耐久性(滲透性)的影響更大，而混凝土滲透反過來又會加速和促使混凝土的進(jìn)一步惡化，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的長期安全和耐久運行。大體積混凝土結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)和施工組織都較復(fù)雜，施工時應(yīng)十分慎重，否則易出現(xiàn)質(zhì)量事故，造成不必要的損失。組織大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工，在模板、鋼筋和混凝土工程方面有許多技術(shù)問題要逐個解決。

2 大體積砼施工裂縫產(chǎn)生的原因

2.1 溫度裂縫

由于溫差較大引起的，溫差可分為以下三種：混凝土澆注初期，產(chǎn)生大量的水化熱，由于混凝土是熱的不良導(dǎo)體，水化熱積聚在混凝土內(nèi)部不易散發(fā)，常使混凝土內(nèi)部溫度上升，而混凝土表面溫度為室外環(huán)境溫度，這就形成了內(nèi)外溫差，這種內(nèi)外溫差在混凝土凝結(jié)初期產(chǎn)生的拉應(yīng)力當(dāng)超過混凝土抗壓強(qiáng)度時，就會導(dǎo)致混凝土裂縫；另外，在拆模前后，表面溫度降低很快，造成了溫度陡降，也會導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生；當(dāng)混凝土內(nèi)部達(dá)到最高溫度后，熱量逐漸散發(fā)而達(dá)到使用溫度或最低溫度，它們與最高溫度的差值就是內(nèi)部溫差；這三種溫差都會產(chǎn)生溫度裂縫。在這三種溫差中，較為主要是由水化熱引起的內(nèi)外溫差。

由結(jié)構(gòu)溫差較大，受到外界的約束引起的，當(dāng)大體積砼澆筑在約束地基（例如樁基）上時，又沒有采取特殊措施降低，放松或取消約束，或根本無法消除約束，易發(fā)生深進(jìn)，直至貫穿的溫度裂縫。

2.2 收縮裂縫

當(dāng)然砼收縮裂縫在大體積砼（特別是泵送大流態(tài)砼）施工中也是非常多的。砼澆筑成型后，養(yǎng)護(hù)工作不到位，沒有及時地進(jìn)行表面履蓋，表面水份散失過快，導(dǎo)致砼內(nèi)部與外部不均勻收縮。由于此干縮快慢差而形成的砼表面拉應(yīng)力，也是砼產(chǎn)生裂縫的重要原因。主要表現(xiàn)在振搗不密實，沉實不足，或者骨料下沉，表層浮漿過多，砼澆筑后，沒有及時抹壓實（特別是初凝前的二次拌壓），且表面覆蓋不及時，受風(fēng)吹日曬，表面水份散失快，產(chǎn)生干縮，砼早期強(qiáng)度又低，不能抵抗這種變形而導(dǎo)致開裂。

在施工中采用緩凝型泵送劑，延緩砼的凝結(jié)硬化速度，充分利用外加劑（特別是緩凝劑）的特性，適時增加抹加次數(shù)，消除表面裂縫，特別是初凝前的抹壓，這對消除表有效的。

3 大體積砼施工裂縫的控制

3.1 嚴(yán)格控制砼的組成材料

水泥品種的選擇。應(yīng)根據(jù)大體積砼的特點，既要注意水泥的水化熱，又要注意水泥的收縮作用，選用低水化熱、低收縮的水泥，如抗硫酸鹽水泥、粉煤灰水泥、礦渣水泥，而不要采用早強(qiáng)型水泥。

摻入粉煤灰。摻入粉煤灰主要有以下作用：①由于粉煤灰中含有大量的硅、鋁氧化物，其中二氧化硅含量40%～60%，三氧化二鋁含量17%～35%，這些硅鋁氧化物能夠與水泥的水化產(chǎn)物進(jìn)行二次反應(yīng)，是其活性的來源，可以取代部分水泥，從而減少水泥用量，降低混凝土的熱脹；②由于粉煤灰顆粒較細(xì)，能夠參加二次反應(yīng)的界面相應(yīng)增加，在混凝土中分散更加均勻；③同時，粉煤灰的火山灰反應(yīng)進(jìn)一步改善了混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)，使混凝土中總的孔隙率降低，孔結(jié)構(gòu)進(jìn)一步的細(xì)化，分布更加合理，使硬化后的混凝土更加致密，相應(yīng)收縮值也減少。

加入外加劑。加入減水劑、緩凝劑、引氣劑等外加劑后能減小混凝土收縮開裂的機(jī)會，粗細(xì)骨料的選擇。配制大體積砼，應(yīng)選用細(xì)度模數(shù)在2.7~3.1之間的含泥量最低的中粗砂，砂率最佳值為0.33，以合理粗細(xì)骨料的比例，砂率過高意味著細(xì)骨料多，粗骨料少，增加了收縮，對抗裂不利。碎石應(yīng)采用連續(xù)級配、良好粒級的彈性模量低的骨料。其次是砂石的吸水率應(yīng)盡可能小一些，以利于降低收縮。

砼的配合比設(shè)計。應(yīng)根據(jù)施工單位的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，優(yōu)化合理地選擇砼的強(qiáng)度和強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差。結(jié)合現(xiàn)場的實際要求，合理利用砼的后期強(qiáng)度，如60天、90天或更長時間的強(qiáng)度。

3.2采用合理的施工工藝方法

混凝土的拌制。砼的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于抗壓強(qiáng)度，這是砼容易開裂的內(nèi)在因素。普通砼極限拉伸離散性很大，因此在施工中必須創(chuàng)造條件，確保砼均勻密實。砼坍落度各車不要有大的差異，澆筑基礎(chǔ)時坍落度可控制在100-140mm，坍落度大時會使表面鋼筋下部產(chǎn)生水分，或表層鋼筋上部的砼產(chǎn)生細(xì)小裂縫。為防止這種裂縫，在砼初凝前和砼預(yù)沉后采取二次抹面壓實措施。砼澆灌時，攪拌車在卸料前，要求高速運轉(zhuǎn)一分鐘，確保進(jìn)入泵車受料斗的砼質(zhì)量均勻。

混凝土澆注、拆模。大體積砼的澆筑應(yīng)合理分段，分層進(jìn)行，使砼高度均勻上升，砼澆筑應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，間歇時間不能過長，在前層砼初凝前必須把后層砼澆上。澆筑應(yīng)在室外氣溫較低時進(jìn)行，盡量避開在太陽輻射較高的時間澆注，砼澆筑氣溫不宜超過28℃，若由于工程需要在夏季施工，在炎熱的氣候條件下應(yīng)采取降溫措施。則盡量避開正午高溫時段，澆注盡量安排在夜間進(jìn)行。

在施工過程中正確規(guī)定拆模時間對防止裂縫的開展關(guān)系較大，早期因水泥水化熱使砼內(nèi)部濕度很高，如過早拆模，砼表面溫度較低，形成很陡的溫度梯度，產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，這對于早期強(qiáng)度低，極限拉伸小的砼處于不利的溫度條件下，就極易形成裂縫。因此大體積砼除要求強(qiáng)度外，還必須防止內(nèi)外溫差太大而引起裂縫。混凝土在實際溫度養(yǎng)護(hù)的條件下，強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的75%以上，混凝土中心與表面最低溫度控制在25℃以內(nèi)，預(yù)計拆模后混凝土表面溫降不超過9℃以上允許拆模。

做好表面隔熱保護(hù)。大體積混凝土的溫度裂縫，主要是由內(nèi)外溫差過大引起的。混凝土澆注后，由于內(nèi)部較表面散熱快，會形成內(nèi)外溫差，表面收縮受內(nèi)部約束產(chǎn)生拉應(yīng)力，但是這種拉應(yīng)力通常很小，不至于超過混凝土的抗拉強(qiáng)度而產(chǎn)生裂縫。但是如果此時受到冷空氣的襲擊，或者過分通風(fēng)散熱，使表面溫度降溫過大就很容易導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生，所以在混凝土在拆模后，特別是低溫季節(jié)，在拆模后立即采取表面保護(hù)。防止表面降溫過大 ，引起裂縫。另外，當(dāng)日平均氣溫在2～3d內(nèi)連續(xù)下降不小于6～8℃時，28d齡期內(nèi)混凝土表面必須進(jìn)行表面保護(hù)。

3.3加強(qiáng)砼的養(yǎng)護(hù)

在盡量減小砼內(nèi)部溫升的前提下，大體積砼的養(yǎng)護(hù)是一項關(guān)鍵工作，必須切實做好。養(yǎng)護(hù)主要是保持適宜的溫度和濕度條件，保溫的目的有兩個，一是減小砼表面的熱擴(kuò)散，減小砼表面的溫度梯度，防止產(chǎn)生表面裂縫；二是延長散熱時間，充分發(fā)揮砼強(qiáng)度的潛力和材料松馳特性，使平均總溫差對砼產(chǎn)生的拉應(yīng)力小于砼的抗拉強(qiáng)度，防止產(chǎn)生貫穿性裂縫。潮濕養(yǎng)護(hù)的作用：一是剛澆筑不久的砼，尚處在凝固硬化階段，水化的速度較快，適宜的潮濕條件可防止砼表面脫水而產(chǎn)生干縮裂縫；二是砼在保溫（25-40℃）及潮濕條件下可使水泥的水化作用順利進(jìn)行，提高砼的極限拉伸和抗拉強(qiáng)度，使早期抗拉能力增長很快。

結(jié)語

目前，大體砼施工要做到優(yōu)化配合比，為此需要精心設(shè)計、施工，掌握住它的基本知識，并根據(jù)實際采取有較措施，會使施工質(zhì)量得到很好的保證。選用良好級配的骨料，嚴(yán)格控制砂石質(zhì)量，降低水灰比，以降低砼最高溫升，降低砼所受的拉應(yīng)力。同時，要加強(qiáng)施工現(xiàn)場的管理。砼澆筑后，應(yīng)盡快回填土，加以養(yǎng)護(hù)。

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