大體積混凝土裂縫控制研究

朱津文

(河北省肅寧縣交通運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構計算、構造設計、材料組成、物理力學性能及施工工藝等多學科的綜合性問題。大體積混凝土是指整個結構尺寸已經大到必須采取相應技術措施，妥善處理溫度差值，合理解決溫度應力并控制裂縫開展的混凝土。隨著科學技術的發展和實驗技術的完善，特別是有關混凝土的現代實驗設備的出現(如各種實驗顯微鏡、X光照相設備、超聲儀器、滲透觀測儀等)已經證實了尚未受荷的混凝土和鋼筋混凝土結構中存在著肉眼不可見的微觀裂縫，不少學者考慮混凝土的實際結構，建立了構造模型如骨料和水泥石組成的“層構模型”、殼.核模型和組合盤體模型等。并通過彈性理論計算，從理論上證明了變形約束力可能導致3種類型微裂縫。

(1)粘著裂縫:指骨料與水泥石粘接面上的裂縫，主要沿骨料周圍出現。

(2)水泥石裂縫:指水泥漿中的裂縫，主要出現在骨料與骨料之間。

(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，混凝土的微觀裂縫主要指前兩種，他們的存在對于混凝土的基本物理力學性質如彈塑性、各種強度、變形、泊松比、結構剮度、化學反應等有著重要的影響。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，原有的微觀裂縫逐漸擴展、貫通，形成寬度不小于0.05 mm的眼力可見的宏觀裂縫。在建筑工程中，寬度小于0.05 mm的裂縫對防水、防腐、承重等正常使用都無危險性，故假定具有微觀裂縫結構為無裂縫結構。設計中所謂不允許出現裂縫，也是指寬度不大于0.05 mm的初始裂縫。大量實踐證明，大體積混凝土工程條件復雜、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構問題，而且涉及到結構計算、構造設計、材料組成和物理力學性質以及施工工藝等多學科的綜合。目前對大體積混凝土溫度裂縫控制主要采用傳統的施工控制，并沒有從大體積混凝土溫度場變化和溫度應力變化的規律性，特別是裂縫隨溫度變化的擴展規律，系統地有針對性地從材料、設計和施工提出有效裂縫控制的方案。工程實踐中迫切需要對大體積混凝土結構溫度裂縫產生與開展的理論研究和進一步研究混凝土溫度場和溫度應力場規律，從而完善大體積混凝土抗裂設計理論。

2 大體積混凝土施工特點

(1)大體積混凝土結構斷面尺寸比較大，混凝土澆筑后，由于水泥水化熱，內部溫度急劇上升，此時彈性模量很小，徐變很大，升溫引起的壓力不大。但在日后溫度逐漸降低時，彈性模量較大，徐變較小，在一定約束條件下會產生相當大的拉應力。

(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構中會引起相當大的拉應力。

(3)大體積混凝土結構通常是不配鋼筋或鋼筋數量很少，如果出現了拉應力，就要依靠混凝土本身來承受。

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，最后到后期的養護整體研究，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。具體我們應該首先，選擇合適的結構形式和合理的分縫分塊。其次，合理選擇原材料、優化混凝土配合比，提高混凝土質量、改善混凝土性能。最后，加強混凝土的溫度監測工作。因此，防止大體積混凝土出現裂縫應從兩方面出發，一方面應從控制溫度、改善約束，即從減小溫度應力著手:另一方面應盡可能設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，而是相互聯系、相互制約的、必須結合實際，全面考慮，合理采用。具體施工工藝有:第一，選擇合適的結構形式和合理的分縫分塊。第二，合理選擇原材料，優化混凝土配合比。第三，提高混凝土施工質量，改善混凝土性能。第四，加強混凝土的溫度監測工作。第五，加強混凝土的保溫和養護。

4 結語

混凝土作為目前用量最大的一種建筑材料，已廣泛應用于工業與民用建筑、水利、城市建設、農林、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生溫度裂縫，如何控制并在設計中如何考慮裂縫的問題是施工和設計最關心的事情。現階段，隨著仿真技術的不斷發展，大體積混凝土仿真分析已經大范圍的應用于大體積混凝土裂縫控制的研究，取得了很好的效果，但我們也應該認識到具體施工過程中裂縫控制措施的具體實施所碰到的困難，這就要求我們建設者們發揮實踐經驗，總結較行之有效的施工措施。

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［3］ 逢魯峰等.大體積混凝土裂縫控制的概念設計［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.