關于大體積混凝土裂縫原因分析及防治措施的研究

寧夏煤炭基本建設有限公司 750200

摘要：隨著建筑市場的不斷擴展，建筑施工技術的不斷改進，建筑材料也隨之進行技術更新提高，但多年來混凝土工程的裂縫問題一直困擾人們，而且混凝土裂縫在對工程質量上也是一個缺陷。當裂縫寬度小于0.05mm時對使用無多大害處，但裂縫進一步擴展，形成較大裂縫，這對構件影響很大。本文針對大體積混凝土從材料、配合比、施工、設計等方面闡述了裂縫的控制技術和措施。

關鍵詞：混凝土概念；原因；措施

1.大體積混凝土概念

什么是大體積混凝土，目前尚無統(tǒng)一定義。日本建筑學會標準（JASSS）的定義是：“結構斷面最小尺寸在80cm以上，同時水化熱引起的混凝土內最高溫與外界氣溫之差預計超過25℃的混凝土，稱之為大體積混凝土”。美國混凝土協(xié)會（ACI）的定義是：“任何就地澆注的混凝土，其尺寸之大必須采取措施解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，以最大限度地控制減少開裂，就為大體積混凝土”。國際預應力混凝土協(xié)會（FIP）則做了如下規(guī)定：“凡是混凝土一次澆筑最小尺寸大于0.6m，特別是水泥用量大于400kg/m，時，應考慮采用水化放熱慢的水泥或采取其他降溫散熱措施”。

我國大體積混凝土施工規(guī)范（GB50496-2009）把大體積混凝土定義為：混凝土結構物實體最小尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預計混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導致有害裂縫產生的混凝土。

2凝土裂縫產生的原因

混凝土中產生裂縫有多種原因，主要是溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結構形式等原因。

混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內部溫度不斷上升，在表面引起拉應力。后期在降溫過程中，又會在混凝土內部出現拉應力，氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應力。當這些拉應力超出混凝土的抗裂能力時，即會出現裂縫。混凝土的內部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化，如養(yǎng)護不周、時干時濕，表面干縮形變受到內部混凝土的約束，也可能導致裂縫出現。混凝土是一種脆性材料，抗拉強度是抗壓強度的1/10左右，短期加荷時的極限拉伸變形只有（0.6～1.0）×104，長期加荷時的極限位伸變形也只有（1.2～2.0）×104.由于原材料不均勻，水灰比不穩(wěn)定，及運輸和澆筑過程中的離析現象，在同一塊混凝土中其抗拉強度又是不均勻的，存在著許多抗拉能力很低，易于出現裂縫的薄弱部位。在素混凝土（方塊）內如果結構出現拉應力，須依靠混凝土自身承擔。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到穩(wěn)定溫度時間短，往往在混凝土內部引起相當大的拉應力。

3凝土裂縫的防治措施

3.1材料方面

建筑材料的質量直接關系到混凝土的質量，對進場的建筑材料一定要把好關。精心設計混凝土的配合比，以達到增加混凝土抗拉強度、減少混凝土收縮的目的。

1）嚴格控制混凝土原材料質量和技術標準，選用低水化熱水泥，粗細骨料的含泥量應盡量減少（1-1.5%以下）。優(yōu)選混凝土各種原材料。在條件許可情況下，應優(yōu)先選用收縮性小的或必要時可以加入緩凝劑，減緩澆筑速度以利散熱，或加入適當的減水劑，改善和易性，減少水泥用量，降低水化熱。骨料在大體積混凝土中所占比例一般為混凝土絕對體積的80%-83%，應選擇線膨脹系數小、巖石彈模較低、表面清潔無弱包裹層、級配良好的骨料。砂除滿足骨料規(guī)范要求外，應適當放寬石粉或細粉含量，砂子中石粉比例一般在15%-18%之間為宜。粉煤灰只要細度與水泥顆粒相當，燒失量小，含硫量和含堿量低，需水量比小，均可摻用在混凝土中使用。高效減水劑和引氣劑復合使用對減少大體積混凝土單位用水量和膠凝材料用量，改善新拌混凝土的工作度，提高硬化混凝土的力學、熱學、變形、耐久性等性能起著極為重要的作用，也是混凝土向高性能化發(fā)展不可或缺的重要組分。

2）細致分析混凝土集料的配比，控制混凝土的水灰比，減少混凝土的坍落度，合理摻加塑化劑和減水劑。混凝土高效減水劑是商品混凝土不可缺少的組成部分，而高效減水劑的性能直接影響混凝土的收縮性能。國家《混凝土外加劑》標準中規(guī)定，高效減水劑的收縮應小于或等于135%。一般的高效減水劑收縮比在115%-135%之間，因此泵送混凝土比非泵送混凝土容易開裂。

3.2施工方面

優(yōu)化澆筑工藝，一般要求混凝土內外溫差不超過25℃，具體實施辦法為：①降溫冷卻水管布設：在澆筑墻體混凝土前，鋼筋綁扎好后立模前預先在混凝土內按1m的層距（距頂底面距離為0.50m）布設降溫冷卻水管（準30mm的薄壁鋼管），混凝土澆注完成后，即可在該層水管內通水。通過水循環(huán)，帶走砼內部的熱量，使混凝土內部的溫度降低到要求的限度。②攪拌工藝：采用二次投料的凈漿裹石或砂漿裹石工藝，可以有效地防止水分聚集在水泥砂漿和石子的界面上，使硬化后界面過渡層結構致密、粘結力增大，從而節(jié)約水泥，并進一步減少水化熱和裂縫。③振搗工藝：混凝土分層澆筑，分層振搗，適當控制入模厚度和振動技術，每層澆筑厚度為40cm，設置施工縫聯(lián)結鋼筋。待每薄層混凝土全斷面布料振搗完畢，再從一頭向另一頭循環(huán)澆筑。

3.3混凝土養(yǎng)護方面

主要是保持適當的溫度和濕度條件。保溫能減少混凝土表面的熱擴散，降低混凝土表層的溫差，防止表面裂縫。混凝土澆注完畢后即轉入養(yǎng)護階段。①采取嚴格的養(yǎng)護保護措施。混凝土表面收光后立即覆蓋一層塑料薄膜，以防止早期失水出現塑性裂縫；根據測溫結果，適時在塑料薄膜上覆蓋兩層土工布保溫，同時在混凝土中設置冷卻水管降溫；在塑料薄膜下適時補水，以保證水泥發(fā)揮補償收縮作用的充分條件。②在埋設冷卻水管時在混凝土中一起布設測溫點，并在養(yǎng)護中通過測溫點的溫度測量指導降溫、保溫工作的進行，從而控制混凝土內外溫差不大于25℃。測溫點布置的原則應使不同施工區(qū)段、不同標高處的混凝土溫升均能得到監(jiān)控。澆筑結束后安排專人對測點進行溫度記錄，及時調整循環(huán)水的溫度，確保降溫效果。冷卻完畢后，水管口用與墻體強度等同的水泥漿封閉，水泥中應加入微膨脹劑。③在氣溫較高（尤其超過30℃）時，澆水養(yǎng)護是保證砼強度的關鍵。工地現場使用小型水泵澆水，并在砼澆筑12小時內對砼覆蓋塑料薄膜養(yǎng)護。薄膜養(yǎng)護采用一次性材料，始終保持塑料薄膜內有凝結水，后續(xù)工序應盡量避免對塑料薄膜的破壞。避免了混凝土因干燥而產生干縮裂紋。養(yǎng)護一般在7天以上。

3.4設計方面

精心設計混凝土配合比混凝土配合比設計時，在保證混凝土具有良好性的情況下，盡可能的降低混凝土的單位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水膠比）二摻（摻高效減水劑和高性能引氣劑）一高（高粉煤灰摻量）”的設計準則，生產出“高強、高韌性、中彈、低熱和高極拉值”的抗裂混凝土。

在構造設計方面采取一些增配構造筋的措施來改善混凝土的內外約束對預防大體積混凝土裂縫的產生很有好處。

1）當大體積混凝土結構尺寸過大時，為減小外約束力、溫度應力和混凝土內部熱量的散發(fā)，降低混凝土的內部溫度，可設置后澆帶，在正常施工條件下，后澆帶間距20mm-30mm，保留時間一般不小于60天。后澆帶封閉時，用補償收縮混凝土澆灌密實。

2）設置滑移層：為了方便混凝土底板熱能釋放時所產生的平行移動，在澆注混凝土前%宜在基礎墊層與混凝土基礎之間設置瀝青油氈或其他類似的材料作為滑移層，用以減少大體積混凝土的內外約束。

3）設置緩沖層：為了緩解地基對基礎收縮時的側壓力，可在大體積混凝土的某些部位設置緩沖層。

4）設置增強配筋：在容易開裂部位配置斜向鋼筋或鋼筋網片或在邊緣部位設置暗梁并配置一定數量的抗裂鋼筋%提高該部位的配筋率。

4結語

總之，混凝土裂縫對與工程質量的影響相當嚴重，為保證中國建筑市場的良好發(fā)展，為了我們能共同建造出一個個精品工程，我們唯有增強自身責任心、加強對工程質量的管理、嚴格按規(guī)范進行工程的全面控制才是根治混凝土裂縫的主要措施。而且在具體施工中要靠我們多觀察、多比較，出現問題后多分析、多總結，結合多種預防處理措施，同時應做好充分的施工準備、加強現場協(xié)調與組織管理，混凝土的裂縫是可以避免的。

參考文獻：

[1]粱宇，大體積混凝土施工裂縫的產生與防治[J]，低溫建筑技術，2009（01）

[2]段崢，現澆大體積混凝土裂縫的成因與防治[J]，混凝土，2003（08）