大體積混凝土裂縫控制研究

朱津文

(河北省肅寧縣交通運(yùn)輸局地方道路管理站)

1 裂縫控制的意義

由于大體積混凝土工程的條件比較復(fù)雜，施工情況各異，再加上混凝土原材料的材性差異較大，因此控制溫度變形裂縫是涉及結(jié)構(gòu)計(jì)算、構(gòu)造設(shè)計(jì)、材料組成、物理力學(xué)性能及施工工藝等多學(xué)科的綜合性問(wèn)題。大體積混凝土是指整個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸已經(jīng)大到必須采取相應(yīng)技術(shù)措施，妥善處理溫度差值，合理解決溫度應(yīng)力并控制裂縫開(kāi)展的混凝土。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的完善，特別是有關(guān)混凝土的現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)設(shè)備的出現(xiàn)(如各種實(shí)驗(yàn)顯微鏡、X光照相設(shè)備、超聲儀器、滲透觀(guān)測(cè)儀等)已經(jīng)證實(shí)了尚未受荷的混凝土和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中存在著肉眼不可見(jiàn)的微觀(guān)裂縫，不少學(xué)者考慮混凝土的實(shí)際結(jié)構(gòu)，建立了構(gòu)造模型如骨料和水泥石組成的“層構(gòu)模型”、殼.核模型和組合盤(pán)體模型等。并通過(guò)彈性理論計(jì)算，從理論上證明了變形約束力可能導(dǎo)致3種類(lèi)型微裂縫。

(1)粘著裂縫:指骨料與水泥石粘接面上的裂縫，主要沿骨料周?chē)霈F(xiàn)。

(2)水泥石裂縫:指水泥漿中的裂縫，主要出現(xiàn)在骨料與骨料之間。

(3)骨料裂縫:指骨料本身的裂縫。

這3種裂縫比較，前兩種較多，混凝土的微觀(guān)裂縫主要指前兩種，他們的存在對(duì)于混凝土的基本物理力學(xué)性質(zhì)如彈塑性、各種強(qiáng)度、變形、泊松比、結(jié)構(gòu)剮度、化學(xué)反應(yīng)等有著重要的影響。在外荷載以及溫度變化、混凝土收縮、地基沉降等因素的影響下，原有的微觀(guān)裂縫逐漸擴(kuò)展、貫通，形成寬度不小于0.05 mm的眼力可見(jiàn)的宏觀(guān)裂縫。在建筑工程中，寬度小于0.05 mm的裂縫對(duì)防水、防腐、承重等正常使用都無(wú)危險(xiǎn)性，故假定具有微觀(guān)裂縫結(jié)構(gòu)為無(wú)裂縫結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)中所謂不允許出現(xiàn)裂縫，也是指寬度不大于0.05 mm的初始裂縫。大量實(shí)踐證明，大體積混凝土工程條件復(fù)雜、施工情況各異，再加上混凝土原材料差異較大，研究控制溫度裂縫就不單純是結(jié)構(gòu)問(wèn)題，而且涉及到結(jié)構(gòu)計(jì)算、構(gòu)造設(shè)計(jì)、材料組成和物理力學(xué)性質(zhì)以及施工工藝等多學(xué)科的綜合。目前對(duì)大體積混凝土溫度裂縫控制主要采用傳統(tǒng)的施工控制，并沒(méi)有從大體積混凝土溫度場(chǎng)變化和溫度應(yīng)力變化的規(guī)律性，特別是裂縫隨溫度變化的擴(kuò)展規(guī)律，系統(tǒng)地有針對(duì)性地從材料、設(shè)計(jì)和施工提出有效裂縫控制的方案。工程實(shí)踐中迫切需要對(duì)大體積混凝土結(jié)構(gòu)溫度裂縫產(chǎn)生與開(kāi)展的理論研究和進(jìn)一步研究混凝土溫度場(chǎng)和溫度應(yīng)力場(chǎng)規(guī)律，從而完善大體積混凝土抗裂設(shè)計(jì)理論。

2 大體積混凝土施工特點(diǎn)

(1)大體積混凝土結(jié)構(gòu)斷面尺寸比較大，混凝土澆筑后，由于水泥水化熱，內(nèi)部溫度急劇上升，此時(shí)彈性模量很小，徐變很大，升溫引起的壓力不大。但在日后溫度逐漸降低時(shí)，彈性模量較大，徐變較小，在一定約束條件下會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的拉應(yīng)力。

(2)大體積混凝土通常是暴露在外面的，表面與空氣或水接觸，一年四季中氣溫和水溫的變化在大體積混凝土結(jié)構(gòu)中會(huì)引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力。

(3)大體積混凝土結(jié)構(gòu)通常是不配鋼筋或鋼筋數(shù)量很少，如果出現(xiàn)了拉應(yīng)力，就要依靠混凝土本身來(lái)承受。

3 大體積混凝土裂縫控制措施

大體積混凝土溫度控制，我們必須從骨料選擇到施工工藝的改進(jìn)，最后到后期的養(yǎng)護(hù)整體研究，才能得到行之有效的，適合大體積混凝土裂縫控制的施工工藝。具體我們應(yīng)該首先，選擇合適的結(jié)構(gòu)形式和合理的分縫分塊。其次，合理選擇原材料、優(yōu)化混凝土配合比，提高混凝土質(zhì)量、改善混凝土性能。最后，加強(qiáng)混凝土的溫度監(jiān)測(cè)工作。因此，防止大體積混凝土出現(xiàn)裂縫應(yīng)從兩方面出發(fā)，一方面應(yīng)從控制溫度、改善約束，即從減小溫度應(yīng)力著手:另一方面應(yīng)盡可能設(shè)法提高混凝土抗裂能力，改善混凝土自身性能，這兩方面措施不是孤立的，而是相互聯(lián)系、相互制約的、必須結(jié)合實(shí)際，全面考慮，合理采用。具體施工工藝有:第一，選擇合適的結(jié)構(gòu)形式和合理的分縫分塊。第二，合理選擇原材料，優(yōu)化混凝土配合比。第三，提高混凝土施工質(zhì)量，改善混凝土性能。第四，加強(qiáng)混凝土的溫度監(jiān)測(cè)工作。第五，加強(qiáng)混凝土的保溫和養(yǎng)護(hù)。

4 結(jié)語(yǔ)

混凝土作為目前用量最大的一種建筑材料，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑、水利、城市建設(shè)、農(nóng)林、交通及海港等工程。但由于溫度的影響大體積混凝土易中產(chǎn)生溫度裂縫，如何控制并在設(shè)計(jì)中如何考慮裂縫的問(wèn)題是施工和設(shè)計(jì)最關(guān)心的事情。現(xiàn)階段，隨著仿真技術(shù)的不斷發(fā)展，大體積混凝土仿真分析已經(jīng)大范圍的應(yīng)用于大體積混凝土裂縫控制的研究，取得了很好的效果，但我們也應(yīng)該認(rèn)識(shí)到具體施工過(guò)程中裂縫控制措施的具體實(shí)施所碰到的困難，這就要求我們建設(shè)者們發(fā)揮實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)較行之有效的施工措施。

［1］ 王鐵夢(mèng).工程結(jié)構(gòu)裂縫控制［M］.中國(guó)建筑工業(yè)出版社.

［2］ 金濤，陳軍科.高層建筑基礎(chǔ)大體積混凝土抗裂措施分析［M］.混凝土.

［3］ 逢魯峰等.大體積混凝土裂縫控制的概念設(shè)計(jì)［M］.混凝土.

［4］ 李文峰.廣東奧林匹克體育超大面積混凝土底板裂縫的控制［M］.混凝土.