解決大體積混凝土施工中裂縫問題的技術(shù)措施

　　摘 要： 本文主要對(duì)在建筑工程中大體積混凝土施工中出現(xiàn)的裂縫問題進(jìn)行探討，從裂縫的原因、防止大體積混凝土裂縫的技術(shù)措施這兩方面進(jìn)行了闡述。
　　關(guān)鍵詞： 大體積混凝土 建筑工程 裂縫原因 技術(shù)措施
　　
　　在建筑工程中，我們經(jīng)常遇到大體積混凝土結(jié)構(gòu)，例如：高層建筑大型基礎(chǔ)底板、深梁、大型設(shè)備基礎(chǔ)，等等。由于混凝土的體積大，聚集的水化熱大，在混凝土內(nèi)外散熱不均勻，以及受到內(nèi)外約束的情況時(shí)，混凝土內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生，為結(jié)構(gòu)埋下了嚴(yán)重的質(zhì)量隱患，甚至造成經(jīng)濟(jì)上的巨大損失，對(duì)裂縫及其引起鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)損壞的控制，需貫徹“防、放、抗”相結(jié)合治理的原則，從設(shè)計(jì)、材料、配合，以及施工等方面綜合考慮，統(tǒng)籌處理。本文僅就材料及施工方面對(duì)該項(xiàng)問題進(jìn)行了探討。
　　一、裂縫原因
　　大體積混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的原因很多，但其主要原因有以下幾點(diǎn)。
　　1.水泥水化熱的影響。
　　混凝土由干硬性轉(zhuǎn)向泵送大流動(dòng)性預(yù)拌混凝土施工，水泥用量，用水量都增加，水泥活性增加，比表面積加大，砂率提高等，導(dǎo)致水化熱及收縮變形顯著增加，體積穩(wěn)定性下降了。混凝土的水化熱是由水泥水化作用而產(chǎn)生的，水泥凝結(jié)硬化過程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量。大體積混凝土測(cè)溫試驗(yàn)研究表明，水泥大部分水化熱在1—3d內(nèi)放出（放出的熱量占總熱量的50%左右，7d內(nèi)可達(dá)到約75%）。由于混凝土體積大，聚集在內(nèi)部的水泥水化熱不易散發(fā)可使大體積混凝土內(nèi)部溫度上升到50℃（冬）至70℃（夏），而混凝土表面則散熱較快。這樣形成較大的內(nèi)外溫差，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，而拉應(yīng)力超過極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土表面將產(chǎn)生裂縫。
　　2.混凝土收縮變形的影響。
　　水化熱使混凝土內(nèi)部升溫的時(shí)間很短，大約在澆筑后的2—7d，這時(shí)混凝土的彈性模量很小，約束應(yīng)力很小，但降溫階段很長(zhǎng)，可延續(xù)10—30d，甚至更長(zhǎng)時(shí)間。當(dāng)混凝土降溫時(shí)，由于逐漸散熱而產(chǎn)生收縮，再加上混凝土硬化過程中，混凝土內(nèi)部拌和水的水化和蒸發(fā)，以及膠質(zhì)體的膠凝作用，促使混凝土硬化時(shí)收縮。這兩種收縮，在收縮時(shí)受到基底或結(jié)構(gòu)本身的約束，產(chǎn)生很大的收縮應(yīng)力（拉應(yīng)力），如果產(chǎn)生的收縮應(yīng)力超過混凝土的極限抗拉強(qiáng)度，會(huì)在混凝土中產(chǎn)生收縮裂縫，這種裂縫有時(shí)會(huì)貫穿全斷面，成為結(jié)構(gòu)性裂縫，帶來嚴(yán)重的危害。
　　3.外界氣溫的影響。
　　大體積混凝土結(jié)構(gòu)在施工期間，外界氣溫的變化對(duì)防止大體積混凝土開裂有著重大影響?；炷羶?nèi)部的溫度由澆筑溫度、水泥水化熱絕熱溫升和結(jié)構(gòu)的散熱溫度等各種溫度疊加而成。澆筑溫度與外界氣溫有著直接關(guān)系，外界氣溫愈高，混凝土澆筑溫度也愈高。如果外界氣溫突然下降，就會(huì)增加混凝土的溫度梯度。特別是氣溫驟然下降，會(huì)大大增加混凝土內(nèi)外溫差，因而造成過大的溫度應(yīng)力，使大體積混凝土產(chǎn)生裂縫。
　　4.現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)剛度增加，抗震烈度提高，結(jié)構(gòu)約束比過去顯著增大，如框架梁柱約束了樓板的變形，樁基約束了大體積承臺(tái)的體積變形。
　　5.與材料性質(zhì)和配合比有關(guān)的因素。
　　水泥的非正常凝結(jié)與非正常膨脹、骨料的級(jí)配不當(dāng)及含泥量過大混凝土配合比不當(dāng)（水泥因素大，用水量大，砂率大等），選用的水泥、外加劑，摻和料匹配不當(dāng)。
　　6.與施工有關(guān)的因素。
　　拌和不均勻，振搗不密實(shí)、坍落度過大、鋼筋保護(hù)層厚度不夠。模板支撐下沉，過早拆模，硬化前受擾動(dòng)或承受荷載，表面抹壓不及時(shí)、養(yǎng)護(hù)不當(dāng)?shù)取?br/>　　二、防止大體積混凝土裂縫的技術(shù)措施
　　實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，大體積混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫由荷載引起的可能性很小，大多數(shù)是溫度裂縫。為了防止大體積混凝土的裂縫，概括起來主要有以下幾個(gè)措施。
　　1.合理選擇材料，限制水泥用量降低混凝土內(nèi)部水化熱。
　　（1）選擇水泥。
　　選用中熱或低熱水泥品種，是控制混凝土溫升的最根本的方法。如強(qiáng)度等級(jí)為42.5礦渣硅酸鹽水泥早期的水化熱與同齡期的普通硅酸鹽水泥相比，3d的水化熱約降低30%，而強(qiáng)度等級(jí)為42.5火山灰硅酸鹽水泥與同強(qiáng)度等級(jí)的普通硅酸鹽水泥，3d的水化熱約降低60%。
　?。?）摻加磨細(xì)的粉煤灰。
　　在每立方米混凝土中摻加粉煤灰，宜為水泥因素的30%—50%利用粉煤灰“滾珠效應(yīng)”可改善混凝土的粘聚性和流動(dòng)性，大大降低混凝土的水化熱，還可節(jié)約水泥，降低成本。根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)資料表明，每立方米混凝土的水泥用量每增減10kg，其水化熱引起混凝土的溫度相應(yīng)升降1—1.2℃。
　　（3）摻加優(yōu)質(zhì)外加劑。
　　大體積混凝土中摻加抗裂、防滲高效增強(qiáng)劑。如JM-Ⅲ改進(jìn)型，其減水率可達(dá)20%左右，3d的水化熱為純水泥漿體的74.2%，水化熱峰值明顯降低。水灰比的降低，可有效地減少收縮，提高混凝土長(zhǎng)期體積穩(wěn)定性，同時(shí)使混凝土的孔結(jié)構(gòu)得到改善，使密實(shí)度及早期抗拉強(qiáng)度明顯提高，從而提高混凝土的抗裂防滲性。例如姜堰建工大廈地下室承臺(tái)，底板厚度為1.5m，采用C30P6級(jí)抗?jié)B混凝土，1997年6月上旬施工，旬平均溫度21.5—22℃，選用42.5礦渣硅酸鹽水泥，摻用JM-Ⅵ緩凝減水劑和YF-7，混凝土成型后采用蓄水養(yǎng)護(hù)，未發(fā)現(xiàn)裂縫。
　?。?）在混凝土中摻加合成纖維。
　　合成纖維用于控制混凝土早期收縮裂縫的作用，已得到許多研究和工程應(yīng)用的證實(shí)，摻有體積率為0.05%—0.2%的合成纖維，每立方米混凝土中即有幾百萬甚至上千萬根纖維，平均每立方厘米混凝土中就有幾十根纖維。這樣在基體的水泥砂漿中布滿了橫豎交叉的立體纖維網(wǎng)，對(duì)初期硬化的基體的干縮和塑性收縮起到了較強(qiáng)的約束作用，從而阻礙了塑性收縮裂縫的發(fā)生。
　?。?）充分利用混凝土后期強(qiáng)度。
　　實(shí)踐證明，摻優(yōu)質(zhì)粉煤灰混凝土后期強(qiáng)度較高，在一定摻量范圍內(nèi)60d強(qiáng)度比28d強(qiáng)度約可增長(zhǎng)20%左右，因此在大體積混凝土工程中宜用90d甚至180d齡期的強(qiáng)度。如將混凝土28d齡期C30改為60d齡期C30，這樣可使每立方米混凝土的水泥用量減少50kg?；炷翜囟认鄳?yīng)隨之降低。
　　2.控制混凝土入模溫度。
　　根據(jù)由攪拌前混凝土原材料的總熱量與攪拌后混凝土總熱量相等的原理，可求得混凝土的出機(jī)溫度，說明出機(jī)溫度與原材料的溫度成正比。為此對(duì)原材料采取降溫措施。對(duì)混凝土出機(jī)溫度影響最大的是石子的溫度，砂的溫度次之，水泥溫度影響較小。為了降低混凝土的出機(jī)溫度，其最有效的辦法就是降低砂、石的溫度。我們可采取以下措施。
　?。?）用冷水沖洗石子。
　　在夏季氣溫高時(shí)，為防止太陽(yáng)的直接照射，在砂石堆料場(chǎng)搭設(shè)簡(jiǎn)易的遮陽(yáng)裝置，砂石溫度可降低3—5℃。
　　（2）在攪拌混凝土用的貯水池內(nèi)加入冰塊，可使水溫降低5—6℃。
　?。?）對(duì)混凝土泵管進(jìn)行覆蓋，保溫，減少混凝土泵送過程中的升溫。
　?。?）由攪拌、運(yùn)輸?shù)交炷寥肽?，?dāng)氣溫不高于25℃時(shí)，持續(xù)時(shí)間不宜大于90