大體積混凝土裂縫控制研究

張利軍

摘 要：建筑行業(yè)在最近幾年的發(fā)展大家有目共睹，為我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)作出杰出貢獻(xiàn)。隨著現(xiàn)代社會(huì)需求的變化，許多混凝土施工的規(guī)模都大幅度增長，在此前提下就需要進(jìn)行大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工，此項(xiàng)施工在工藝類型上與傳統(tǒng)混凝土施工并沒有什么區(qū)別，但是在工藝規(guī)范、工藝要求上則出現(xiàn)了較大的不同，如果處理不當(dāng)容易造成大體積混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂紋，此現(xiàn)象不但對(duì)建筑外表美觀度造成破壞，還可能延伸發(fā)展成為混凝土裂縫，影響建筑結(jié)構(gòu)安全。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土；裂縫控制

1 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，我國很多行業(yè)面臨著新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，同時(shí)有很多先進(jìn)的科研技術(shù)運(yùn)用到各行業(yè)中，近年來，大體積混凝土結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)中，隨之而來的大體積混凝土裂縫也問題成為當(dāng)前混凝土施工過程中的普遍問題，尤其是在核電及水利等工業(yè)項(xiàng)目建設(shè)過程中，大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫非常普遍，嚴(yán)重降低了混凝土結(jié)構(gòu)的抗?jié)B、抗氯離子侵蝕以及抗凍等性能，成為現(xiàn)在大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工過程中亟待解決的問題，并且對(duì)大體積混凝土結(jié)構(gòu)的普及和耐久性帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

2 裂縫產(chǎn)生原因

2.1 溫度裂縫

溫差裂縫主要有兩種情況。首先水泥水化熱會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部產(chǎn)生大量熱量，而由于大體積混凝土整體結(jié)構(gòu)尺寸較大，熱量難以在短時(shí)間內(nèi)散發(fā)出去而導(dǎo)致內(nèi)部熱量堆積，進(jìn)而形成階梯狀溫度分布而導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。另外周圍環(huán)境的溫度對(duì)混凝土也存在一定的影響，當(dāng)外界溫度與混凝土表面溫度相差過大也易產(chǎn)生裂縫，尤其是當(dāng)外界出現(xiàn)溫度驟降的情況，對(duì)混凝土成型質(zhì)量傷害較大。

2.2 混凝土振搗工藝原因

混凝土振搗工藝主要強(qiáng)調(diào)振搗的頻率、力度、范圍以及振搗是否均勻，如果這四項(xiàng)要求中有任意一項(xiàng)出現(xiàn)不足，就容易引發(fā)裂紋。在大體積混凝土作業(yè)當(dāng)中，同樣存在振搗面積較大的現(xiàn)象，在此條件下許多施工單位依舊采用傳統(tǒng)的人工模式來開展振搗工作，并且為了保障施工的效率，會(huì)安排大量人工同時(shí)進(jìn)行振搗，這一表現(xiàn)無疑使得振搗施工的統(tǒng)一性不足，因?yàn)椴煌斯ぴ谡駬v時(shí)的操作行為不可能完全一樣，同時(shí)還存在同一個(gè)振搗點(diǎn)上多次振搗的現(xiàn)象，說明現(xiàn)代大體積混凝土振搗工作較為混亂，容易造成裂紋。

2.3 收縮裂縫混凝土的收縮裂縫

主要是由于水分的流失而形成的。在拌制混凝土?xí)r需要加入一定量的水來使水泥硬化，但其中僅有部分是所需要的量，多余的水分蒸發(fā)就會(huì)引起混凝土整體的收縮。當(dāng)由于收縮所產(chǎn)生的力超過了其抗拉限值，就會(huì)使混凝土產(chǎn)生裂縫。

2.4 不均沉陷裂縫

因模板、支架、地基等原因，導(dǎo)致各個(gè)部位的混凝土沉陷值不同，會(huì)導(dǎo)致澆筑的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。這種裂縫會(huì)隨著混凝土根底沉降而不斷地增大，帶沉降安穩(wěn)之后，裂縫將不會(huì)改變。

3 裂縫控制措施

3.1 設(shè)計(jì)方面在裂縫防治方面，設(shè)計(jì)方面十分重要

首先是混凝土的設(shè)計(jì)，需要保證混凝土良好的力學(xué)性能下，減少混凝土中水泥用量，以減少其內(nèi)部溫度升值。其次，在鋼筋設(shè)置方面要采用合理的配筋方式提高混凝土的抗裂性能。在允許的條件下，還應(yīng)增加構(gòu)造鋼筋來承受水泥水化熱引起的溫度應(yīng)力及控制裂縫。溫度收縮鋼筋可以利用原有鋼筋貫通布置，也可另行設(shè)置構(gòu)造鋼筋網(wǎng)，與原有鋼筋按受拉鋼筋的要求搭接或在周邊構(gòu)建中錨固。同時(shí)為了避免結(jié)構(gòu)突變或斷面突變產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，轉(zhuǎn)角和孔洞處應(yīng)加設(shè)構(gòu)造加強(qiáng)鋼筋。在易裂的部分可以考慮增加暗梁來提高混凝土的抗拉強(qiáng)度，減少裂縫出現(xiàn)的可能性。

3.2 混凝土振搗工藝管理

混凝土振搗工藝當(dāng)中不宜采用多人人工振搗模式，施工單位應(yīng)當(dāng)引進(jìn)振搗機(jī)，結(jié)合實(shí)際施工需求對(duì)振搗機(jī)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，此時(shí)結(jié)合機(jī)械設(shè)備的精確性，可以保障振搗施工行為的規(guī)范性、合理性，同時(shí)在多人模式之下，施工單位可以根據(jù)自身的經(jīng)濟(jì)條件，引進(jìn)相應(yīng)數(shù)量的振搗機(jī)，以此形成“多人+機(jī)械化振搗模式”，同樣因?yàn)樵O(shè)備精確性，可以消除多人人工振搗的不統(tǒng)一問題。此外，因?yàn)檎駬v機(jī)設(shè)備并不具備移動(dòng)能力，所以在大體積混凝土振搗當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)首先對(duì)振搗面積、振搗點(diǎn)進(jìn)行確認(rèn)，之后要求振搗機(jī)操作人員依照確認(rèn)結(jié)果控制振搗機(jī)移動(dòng)。

3.3 原材方面

水泥選擇時(shí)可以選用中、低熱的水泥品種。選用骨料時(shí)可以選用粒徑較大和級(jí)配良好的石子，來減少混凝土的收縮性。同時(shí)，在拌制混凝土?xí)r可以摻加一定量的粉煤灰來代替水泥用量，減少水泥水化熱。另外，可以在混凝土中增加合適的具有減水、增塑及緩凝等功能的外加劑來改變混凝土的特性，減緩內(nèi)部水化熱釋放速度。

3.4 減少混凝土收縮值，提高極限拉伸

（1）配合比。采用集料泵送混凝土，在滿足可泵性的前提下，盡量降低砂率。砂率宜為38～45%。坍落度在滿足泵送性的條件下盡量選用小值，以減少收縮變形，拌合物到澆筑工作面的坍落度宜為（160±20）mm。（2）混凝土施工?；炷翝仓仨氝B續(xù)施工操作，保證無施工冷縫，對(duì)于澆筑面積和厚度較大的結(jié)構(gòu)可采用斜向分層法，每層混凝土控制在50cm左右的澆筑厚度。采用二次振動(dòng)施工技術(shù)，減小混凝土收縮，對(duì)大面積板進(jìn)行敲擊振動(dòng)，去除表面浮子，進(jìn)行二次擦拭。

3.5 采用“跳倉法”施工

“跳倉法”施工技術(shù)可以有效控制溫度裂縫，其原理是基于溫度收縮應(yīng)力與結(jié)構(gòu)長度的非線性關(guān)系，先將超長混凝土結(jié)構(gòu)分為若干倉塊，隔塊跳倉澆筑，釋放早期大部分溫度收縮應(yīng)力，經(jīng)過7～14d后，再合攏連成整體，并由混凝土的抗拉應(yīng)變承擔(dān)剩余降溫而引起的應(yīng)變。相鄰兩倉澆筑時(shí)間間隔按照宜長不宜短的原則，最短≥14d，以利于各分倉混凝土的變形、充分釋放早期溫度收縮應(yīng)力，降低裂縫出現(xiàn)的概率。

3.6 降低混凝土澆筑時(shí)的入模溫度

這是由于混凝土澆筑后，水化的最高溫度與入模溫度密切相關(guān)，基于熱量守恒定律，若混凝土入模溫度過高，則混凝土水化后的最高溫度也相應(yīng)提高，從而大大增加了混凝土發(fā)生溫度收縮的可能性。因此，一般控制混凝土的入模溫度≤28℃，但也有工程控制在26℃左右。

3.7 大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)

混凝土的養(yǎng)護(hù)工作包括濕度和溫度兩方面，由于混凝土的濕度變化對(duì)混凝土的干燥收縮有重要影響，后期良好的養(yǎng)護(hù)可有效減少混凝土的收縮裂縫。一般混凝土的養(yǎng)護(hù)通過在混凝土表面灑水或噴霧實(shí)現(xiàn)，并時(shí)刻記錄混凝土表面溫度，從而調(diào)整灑水溫度，控制養(yǎng)護(hù)用水溫度與混凝土表面溫度差不能過大，必要時(shí)候應(yīng)將養(yǎng)護(hù)用水加熱，并在表層覆蓋土工布保溫材料，減小混凝土內(nèi)外部溫差，防止混凝土因熱脹冷縮引起的溫度裂縫，在冬季施工，必要時(shí)搭設(shè)保溫棚，防止混凝土體表層溫度降低過快，將各區(qū)域混凝土降溫梯度控制在合理范圍內(nèi)，規(guī)范中要求的混凝土降溫速率為2℃/d。工程中通常采用厚木模板，模板外再加蓋塑料薄膜，鋪設(shè)草墊進(jìn)行全封閉養(yǎng)護(hù)。體積超過一定規(guī)模的澆筑體可采用自動(dòng)化測(cè)溫系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行溫度監(jiān)控，并根據(jù)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整養(yǎng)護(hù)層厚度或采取其它有效措施。

3.8 采用二次振搗工藝

混凝土的二次振搗工藝可有效防止因混凝土沉降收縮產(chǎn)生的裂縫，還可以減少內(nèi)部微裂縫，另外，在混凝土表面進(jìn)行搓毛及二次抹壓處理，以控制早期塑性裂縫的出現(xiàn)。

4 結(jié)束語

如何有效控制大體積混凝土裂縫甚至于杜絕裂縫的產(chǎn)生，一直是困擾建筑行業(yè)的難題?？偟膩碚f，大體積混凝土裂縫成因較多，機(jī)理也較復(fù)雜，并且各個(gè)具體項(xiàng)目情況也不盡相同，需要我們?cè)诰唧w施工時(shí)根據(jù)工程的主要情況及施工難點(diǎn)采取切實(shí)可行的技術(shù)措施，在事前防止裂縫的產(chǎn)生，從而保證整個(gè)工程的施工質(zhì)量。無論是從設(shè)計(jì)、材料還是施工的層面，都應(yīng)將大體積混凝土的裂縫控制提前考慮，并采取具體措施，才能行之有效地控制裂縫產(chǎn)生，保證混凝土澆筑的整體質(zhì)量，進(jìn)而確保工程的安全性和穩(wěn)定性。

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