淺談大體積混凝土裂縫成因及控制要點(diǎn)

盧志標(biāo)

東莞市中厚建筑工程公司 523960

摘要 隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，高層建筑和大跨徑的橋梁對(duì)大體積混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用日益普遍。在施工過程中，大體積混凝土由于水泥凝結(jié)硬化過程中釋放出大量的水化熱，形成較大的內(nèi)外溫差，如果不采取正確的施工方法和有效的控制措施，當(dāng)溫差超過25℃時(shí)，混凝土內(nèi)部的溫度應(yīng)力有可能超過其極限抗拉強(qiáng)度從而產(chǎn)生溫度裂縫，同時(shí)混凝土降溫階段如果降溫過快，容易使厚板收縮和受到強(qiáng)大的摩阻力，可能導(dǎo)致收縮貫穿裂縫，這些裂縫將影響結(jié)構(gòu)的使用，甚至造成結(jié)構(gòu)的破壞。因此，施工過程中對(duì)大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的控制非常重要。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土；裂縫；裂縫控制

一、大體積混凝土裂縫的類型及成因

（一）干縮裂縫

混凝土干縮主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質(zhì)和用量、外加劑的用量等有關(guān)。是混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致變形不同的結(jié)果：混凝土受外部條件的影響，表面水分損失過快，變形較大，內(nèi)部濕度變化較小變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內(nèi)部約束，產(chǎn)生較大拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。

（二）塑性收縮裂縫

塑性收縮裂縫一般在干熱或大風(fēng)天氣出現(xiàn)，裂縫多呈中間寬、兩端細(xì)，且長(zhǎng)短不一，互不連貫狀態(tài)。常發(fā)生在混凝土板或比表面積較大的墻面上，較短的裂縫一般長(zhǎng)20～30cm，較長(zhǎng)的裂縫可達(dá)2～3m，寬1～5mm.從外觀分為無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)狀和稍有規(guī)則的斜紋狀或反映出混凝土布筋情況和混凝土構(gòu)件截面變化等規(guī)則的形狀，深度一般3～10cm，通常延伸不到混凝土板的邊緣。

（三）沉陷裂縫

沉陷裂縫的產(chǎn)生是由于結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不勻、松軟，或回填土不實(shí)或浸水而造成不均勻沉降所致。或者因?yàn)槟０鍎偠炔蛔悖０逯伍g距過大或支撐底部松動(dòng)等導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)沉陷裂縫。特別是在冬季，模板支撐在凍土上，凍土化凍后產(chǎn)生不均勻沉降，致使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。

（四）溫度裂縫

溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中。混凝土澆注后，在硬化過程中，水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱。由于混凝土的體積較大，大量的水化熱聚積在混凝土內(nèi)部而不易散發(fā)，導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升。而混凝土表面散熱較快，這樣就形成內(nèi)外的較大溫差。較大的溫差造成混凝土內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫，這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工中后期。

二、裂縫的控制要點(diǎn)

（一）裂縫控制的設(shè)計(jì)措施

1、大體積混凝土的強(qiáng)度等級(jí)宜在C20～C35范圍內(nèi)選用，利用后期強(qiáng)度R60。設(shè)計(jì)強(qiáng)度過高，水泥用量過大，必然造成混凝土水化熱過高，混凝土塊體內(nèi)部溫度高，混凝土內(nèi)外溫差超過30℃以上，溫度應(yīng)力容易超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，產(chǎn)生開裂。豎向受力結(jié)構(gòu)可以用高強(qiáng)混凝土減小截面，而對(duì)于大體積混凝土底板應(yīng)在滿足抗彎及抗沖切計(jì)算要求下，采用C20～C35的混凝土，避免設(shè)計(jì)上\"強(qiáng)度越高越好\"的錯(cuò)誤概念。考慮到建設(shè)周期長(zhǎng)的特點(diǎn)，在保證基礎(chǔ)有足夠強(qiáng)度、滿足使用要求的前提下，可以利用混凝土60d或90d的后期強(qiáng)度，這樣可以減少混凝土中的水泥用量，以降低混凝土澆筑塊體的溫度升高。

2、大體積混凝土基礎(chǔ)除應(yīng)滿足承載力和構(gòu)造要求外，還應(yīng)增配承受水泥水化熱引起的溫度應(yīng)力及控制裂縫開展的鋼筋，以構(gòu)造鋼筋來控制裂縫，配筋應(yīng)盡可能采用小直徑、小間距。

3、為滿足混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度、耐久性、抗?jié)B性等要求和施工和易性需要，應(yīng)進(jìn)行混凝土施工配合比優(yōu)選試驗(yàn)。混凝土施工配合比選擇應(yīng)經(jīng)綜合分析比較，合理地降低水泥用量。

（二）裂縫控制的材料措施

1、水泥用量是混凝土收縮率的重要因素，采用降低水泥用量的方法來降低混凝土的絕對(duì)溫升值，可以使混凝土澆筑后的內(nèi)外溫差和降溫速度控制的難度降低，也可降低保溫養(yǎng)護(hù)的費(fèi)用，這是大體積混凝土配合比選擇的特殊性，水泥用量最好不超過380kg/m。

2、采用5～40mm顆粒級(jí)配的石子，控制含泥量小于1.5%。

3、采用中、粗砂，控制含泥量小于1.5%。

4、混凝土中應(yīng)摻入適量的摻合料。其品種有粉煤灰、凝灰?guī)r粉、礦渣微粉、硅粉、粒化電爐磷渣、氧化鎂等。摻用的品種和摻量應(yīng)根據(jù)工程的技術(shù)要求、摻合料品質(zhì)和資源條件，通過試驗(yàn)論證確定。外加劑主要指減水劑、緩凝劑和膨脹劑。水灰比是影響混凝土收縮的重要因素，摻加減水防裂劑的混凝土在保持混凝土強(qiáng)度的條件下可減少15%的水泥用量，也可使混凝土用水量減少25%。外加劑選擇應(yīng)根據(jù)混凝土性能要求、施工需要、并結(jié)合工程選定的混凝土原材料進(jìn)行適應(yīng)性試驗(yàn)，經(jīng)可靠性論證和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，選擇合適的外加劑種類和摻量。外加劑還應(yīng)配成水溶液使用。配制溶液時(shí)應(yīng)稱量準(zhǔn)確，并攪拌均勻。根據(jù)工程需要，外加劑可復(fù)合使用，但必須通過試驗(yàn)論證。有要求時(shí)，應(yīng)分別配制使用。

（三）、裂縫控制的施工措施

1、嚴(yán)格按規(guī)范施工

（1）混凝土澆筑前，保證倉內(nèi)無雜物，模板、鋼筋、預(yù)埋件符合規(guī)范要求，并做好驗(yàn)收自檢工作。

（2）混凝土澆筑過程中，嚴(yán)禁在倉內(nèi)加水；倉內(nèi)的泌水必須及時(shí)排除；應(yīng)避免外來水進(jìn)入倉內(nèi)，嚴(yán)禁在模板上開孔趕水，帶走灰漿；應(yīng)隨時(shí)清除粘附在模板、鋼筋和預(yù)埋件表面的砂漿；應(yīng)有專人做好模板維護(hù)，防止模板位移、變形。

（3）對(duì)混凝土撐柱、止水、施工過程中拋置的塊石等周圍和預(yù)埋件下面加強(qiáng)振搗，同時(shí)進(jìn)行二次復(fù)振，增加混凝土密實(shí)性，減少混凝土內(nèi)部微裂縫，經(jīng)測(cè)試加強(qiáng)振搗后混凝土試塊3d抗壓強(qiáng)度可達(dá)到80%以上。

2、在高溫季節(jié)施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況，采取下列措施：

（1）成品料倉骨料倉應(yīng)搭蓋涼棚，堆高不宜低于6m，噴灑水霧降溫（砂子除外）等；

（2）骨料從料倉到拌和樓，應(yīng)采取隔熱、保溫措施；

（3）混凝土拌和時(shí)，可采用冷水、加冰或用水將碎石冷卻等降溫措施；

（4）混凝土在運(yùn)輸過程中，應(yīng)盡量縮短運(yùn)輸時(shí)間、等待卸料時(shí)間和減少轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)，運(yùn)輸工應(yīng)有隔熱遮陽措施；

（5）在混凝土澆筑過程中，應(yīng)縮短混凝土運(yùn)輸入倉時(shí)間，及時(shí)進(jìn)行平倉振搗，要采用隔熱材料及時(shí)覆蓋，盡量縮短混凝土的暴露時(shí)間；

（6）混凝土澆筑宜安排在早晚、夜間及利用陰天進(jìn)行，并減小澆筑厚度，利用澆筑層面散熱。基礎(chǔ)混凝土和老混凝土約束部位澆筑層厚以1m～2m為宜，上下層澆筑間歇時(shí)間宜為5d～10d。當(dāng)澆筑塊尺寸較大時(shí)，可采用臺(tái)階式澆筑法，澆筑塊分層厚度小于1.5m；

（7）應(yīng)增派人力加強(qiáng)連續(xù)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期內(nèi)始終使混凝土表面保持濕潤(rùn)；

（8）規(guī)定合理的拆模時(shí)間，氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度。

3、在寒冷季節(jié)施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況，采取下列措施：

（1）成品料倉骨料堆搭設(shè)暖棚，采用蒸汽排管法對(duì)粗骨料進(jìn)行加熱，使其溫度保持在10℃～15℃；

（2）混凝土拌和前，用熱水沖洗拌和設(shè)備。混凝土拌和時(shí)，可采用加熱水拌和，熱水水溫控制在60℃以下，先將骨料與水拌和，然后加入水泥，以免水泥假凝。拌和站出機(jī)口溫度應(yīng)控制在5℃～10℃以上；

（3）對(duì)混凝土運(yùn)輸工具采用麻袋和彩條布包裹，盡量縮短運(yùn)輸時(shí)間、等待卸料時(shí)間和減少轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)，以防溫度散失；

（4）塑料泡膜、草袋和棉被可作為保溫材料覆蓋混凝土和模板，并應(yīng)搭設(shè)擋風(fēng)保溫棚，必要時(shí)可在倉內(nèi)設(shè)火爐加熱，使混凝土澆筑溫度控制在3℃以上；

（5）拆模后和養(yǎng)護(hù)期內(nèi)，應(yīng)采取預(yù)防寒潮襲擊、突然降溫和劇烈干燥等措施，在混凝土表面加塑料薄膜，保持混凝土表面水分，防止風(fēng)干，同時(shí)外層加2cm厚塑料泡沫保溫；

（6）對(duì)標(biāo)高位于±0.0以下的部位，應(yīng)及時(shí)回填土；±0.0以上的部位應(yīng)及時(shí)加以覆蓋，不宜長(zhǎng)期暴露在風(fēng)吹環(huán)境中。

（四）溫控監(jiān)測(cè)措施