大體積混凝土裂縫控制技術(shù)探討

劉春亮 王燦輝

摘 要：混凝土裂縫的防治在大體積混凝土工程中具有重要作用。為了防止大體積混凝土表面產(chǎn)生裂縫，本文分析大體積混凝土表面產(chǎn)生裂縫的原因，提出防止產(chǎn)生裂縫所采取的相應(yīng)措施，提高混凝土施工質(zhì)量，減少混凝土表面裂縫的產(chǎn)生，達(dá)到預(yù)期目的。

關(guān)鍵詞：混凝土;裂縫;措施

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，建筑項(xiàng)目也不斷增多。混凝土工程本身就具有較強(qiáng)的復(fù)雜性，其質(zhì)量非常容易受到多方面因素影響，大體積混凝土更是如此。大體積混凝土裂縫就是常見問題之一。因此，在施工中，應(yīng)該強(qiáng)化對(duì)混凝土工程施工的裂縫控制，采取合理的措施加以預(yù)防，以提升工程的整體效果。

1 大體積混凝土裂縫的形成因素

1.1 水泥水化熱

水化熱是大體積混凝土開裂的主要誘發(fā)因素。水化熱對(duì)大體積混凝土的作用主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是混凝土澆筑初期，水化反應(yīng)劇烈， 產(chǎn)熱量較大，隨著時(shí)間的推移，產(chǎn)生量逐漸減少，當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外部溫差較大時(shí)，會(huì)由于溫度應(yīng)力引發(fā)結(jié)構(gòu)開裂;二是在核心筒等混凝土結(jié)構(gòu)澆筑過程中，在澆筑初期會(huì)因大量產(chǎn)熱而發(fā)生體積膨脹，對(duì)基礎(chǔ)施加的壓力在澆筑后期會(huì)因溫度下降而發(fā)生體積收縮，對(duì)基礎(chǔ)施加拉力，因混凝土抗拉強(qiáng)度明顯弱于抗壓強(qiáng)度，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。

1.2 溫度應(yīng)力

大體積混凝土因?yàn)樗嗖牧嫌昧枯^多，澆筑體積較大，所以在水泥水化過程中會(huì)產(chǎn)生大量熱量，由于混凝土導(dǎo)熱性能差，內(nèi)部環(huán)境封閉，使得熱量無法完全釋放，水泥水化熱越聚越多，導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升，明顯高于混凝土表面溫度。隨著混凝土期齡、彈性模量、強(qiáng)度的增加，對(duì)混凝土的變形約束越來越大。在內(nèi)外溫度差的作用下，混凝土內(nèi)產(chǎn)生溫度應(yīng)力，當(dāng)溫度應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)裂縫產(chǎn)生。

1.3 裂縫收縮

熱脹冷縮是混凝土的顯著特征之一。當(dāng)混凝土構(gòu)件所在環(huán)境溫度發(fā)生明顯變化時(shí)，就會(huì)改變混凝土形狀，由此產(chǎn)生附加應(yīng)力，如果這種應(yīng)力比混凝土抗拉強(qiáng)度更大，就會(huì)引發(fā)裂縫。在工程建設(shè)過程中，經(jīng)常可以看到這種裂縫，例如現(xiàn)澆屋面板上的裂縫，其屬于收縮性裂縫。混凝土一旦出現(xiàn)收縮裂縫，產(chǎn)生的危害將難以預(yù)估，特別是長(zhǎng)時(shí)間處于空氣中的建筑物，將會(huì)受到更大影響。

1.4 凍脹

當(dāng)氣溫比較低時(shí)，混凝土中產(chǎn)生了大量的水分，就會(huì)容易出現(xiàn)冰凍現(xiàn)象，導(dǎo)致混凝土發(fā)生膨脹，直接增加了混凝土的體積，從根本上降低了混凝土的強(qiáng)度，由此產(chǎn)生裂縫。特別是在初凝時(shí)，受凍現(xiàn)象更為嚴(yán)重，成齡后混凝土強(qiáng)度產(chǎn)生了較大的損失，冬季施工時(shí)，如果沒有做好相應(yīng)的保溫措施，就會(huì)導(dǎo)致混凝土灌漿后出現(xiàn)凍脹裂縫[2]。

2 大體積混凝土裂縫防治措施

2.1 改善原材料

（1）水泥品種的選擇選擇水泥類型時(shí)，優(yōu)先考慮水化熱率低的水泥， 如粉煤灰質(zhì)或者抗硫酸鹽水泥。可降低水泥用量，用粉煤灰水泥，可減少水化熱量。（2）粗細(xì)骨料的選擇在大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，粗細(xì)骨料的體積占比較大，一般可達(dá)到70%，所以，骨料的性質(zhì)，級(jí)配比對(duì)混凝土的性質(zhì)具有決定作用。選用粗骨料，減少水泥砂漿的使用。在配合比設(shè)計(jì)時(shí)， 宜選用20 mm左右的細(xì)碎石，含泥量應(yīng)當(dāng)小于1%。（3）摻合料的選用設(shè)計(jì)混凝土配合比時(shí)，以少部分的粉煤灰代替部分水泥，這樣既可以減少水化熱，還可以改善其和易性。同時(shí)，也需要控制粉煤灰的摻量，過多的摻入會(huì)使早期極限抗拉強(qiáng)度降低，容易產(chǎn)生表面裂縫，在一般的生產(chǎn)實(shí)踐中，一般摻入15%的粉煤灰為宜[3]。

2.2 合理選擇混凝土類型及配比

從混凝土材料選用的角度出發(fā)，在大體積混凝土工序施工的過程中， 應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：控制材料質(zhì)量，奠定高質(zhì)量施工基礎(chǔ);為有效降低水化熱，應(yīng)選用中水化熱或低水化熱水泥，并加入大量高效減水劑和粉煤灰; 對(duì)重點(diǎn)和特殊施工部位，應(yīng)選用鋼纖維混凝土作為首倉(cāng)混凝土，用于導(dǎo)流底孔等空洞回填的混凝土應(yīng)選用膨脹水泥或在混凝土中加入微膨脹劑;由于工程澆筑量大、歷時(shí)長(zhǎng)，為減少環(huán)境溫度對(duì)混凝土澆筑施工的影響，應(yīng)選用溫控混凝土。從混凝土材料配比的角度出發(fā)，在大體積混凝土工序施工過程中，工作人員需要注意以下幾點(diǎn)：選用四級(jí)配混凝土，同時(shí)減少水泥用量，保證混凝土坍落度在3～5cm之間;優(yōu)先選用較大粒徑的粗骨料， 并保證粗細(xì)骨料級(jí)配良好，嚴(yán)格控制砂石的含泥量，為減少水泥用量、降低水化熱，應(yīng)大量加入粉煤灰、緩凝劑、減水劑等摻合料。

2.3 混凝土施工要求

沿基礎(chǔ)頂部搭設(shè)兩條供施工人員操作的圓形走橋，并沿兩條直徑方向搭設(shè)十字走橋，走橋要求牢固、穩(wěn)定。兩側(cè)設(shè)1.2 m高防護(hù)欄桿，并掛安全網(wǎng)。由于商品混凝土攪拌站到澆筑地點(diǎn)為7 km，根據(jù)運(yùn)輸能力及混凝土量，采用2臺(tái)36 m長(zhǎng)泵車和6臺(tái)10 m 3混凝土罐車澆筑及運(yùn)輸商品混凝土， 能夠滿足連續(xù)澆筑的要求。商品混凝土運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，檢查商品混凝土出廠合格證，強(qiáng)度等級(jí)必須符合設(shè)計(jì)要求。同時(shí)做坍落度試驗(yàn)。對(duì)進(jìn)場(chǎng)時(shí)間、澆筑情況進(jìn)行匯總整理分析，掌握商品混凝土初凝時(shí)間，按規(guī)范要求留置標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)和同條件混凝土試塊，保證混凝土施工質(zhì)量。

2.4 降溫措施

混凝土內(nèi)部升溫較大，采用內(nèi)部循環(huán)水強(qiáng)制施工降溫管施工技術(shù)，進(jìn)行冷卻水降溫分析計(jì)算，冷卻循環(huán)水管采用直徑50mm的PE地暖管，冷卻循環(huán)水管豎向分四層布置，間距為1300mm-1800mm，水平間距1500mm; 由基坑周邊臨時(shí)水管接至冷卻循環(huán)水管進(jìn)水口，冷卻循環(huán)水管距離混凝土邊線1500-2000mm。為保證管內(nèi)壓力、防止管內(nèi)進(jìn)入混凝土及達(dá)到降溫效果，管內(nèi)注滿水。在隱蔽前開通循環(huán)降溫管通水，根據(jù)溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)調(diào)整水流量（接口安裝閥門），過程中控制水溫與混凝土內(nèi)部溫差不大于25℃。在通水冷卻過程中，始終將溫控指標(biāo)控制在允許范圍內(nèi)，水循環(huán)冷卻直至混凝土澆筑完畢后的第8至16天，根據(jù)溫控實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，循環(huán)水管停用后高壓注漿灌實(shí)封堵。

2.5 溫度控制

溫度控制主要體現(xiàn)在混凝土澆筑、起模以及不同實(shí)驗(yàn)（施工）環(huán)節(jié)上。在大體積混凝土澆筑時(shí)，為了增加混凝土的密度，提升其抗?jié)B性能， 可以摻入粉煤灰。澆筑過程中，還應(yīng)及時(shí)加入冷水，避免水化熱過大而影響質(zhì)量。不僅如此，還應(yīng)該提前制定計(jì)算出一份溫控標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于起模，應(yīng)選好拆模時(shí)間，避免在嚴(yán)寒酷暑時(shí)進(jìn)行，防止內(nèi)外溫差過大導(dǎo)致混凝土開裂。混凝土內(nèi)外溫度由于外部溫度易散而內(nèi)部溫度稍散會(huì)產(chǎn)生較大溫差， 因此可用冷水消耗內(nèi)溫，用水對(duì)外部進(jìn)行保濕，避免溫差[4]。

2.6 做好表面隔熱保護(hù)和養(yǎng)護(hù)

模板被拆除后，需要對(duì)混凝土進(jìn)行覆蓋，達(dá)到隔熱保護(hù)和養(yǎng)護(hù)的效果，必要時(shí)進(jìn)行暖棚法養(yǎng)護(hù)。混凝土養(yǎng)護(hù)可減少熱量的聚集或者散發(fā)，不斷縮小混凝土各不同區(qū)域的溫度差值，還可以減少混凝土表面微型收縮， 起到美觀的效果。

結(jié)束語

為了防止大體積混凝土結(jié)構(gòu)表面產(chǎn)生裂縫，通過降低水化熱，延緩升溫值及升溫速度，通過對(duì)水泥、骨料選擇，配合比優(yōu)化，施工方法選擇， 埋設(shè)降溫排管等措施，起到良好的作用，大大地降低基礎(chǔ)表面的裂縫，提高工程質(zhì)量，將所產(chǎn)生的裂縫危害降到最低，減少因其裂縫的產(chǎn)生對(duì)混凝土工程的質(zhì)量與壽命的影響，做到事前、事中、事后控制，使其更好地投入到運(yùn)行中，具有較好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)效益。要不斷創(chuàng)新混凝土施工材料與工藝，完善施工管控方案，全面提高混凝土的性能，減少混凝土裂縫的出現(xiàn)，為建筑質(zhì)量提供保證。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李偉.建筑工程大體積混凝土施工裂縫控制措施研究[J].工程技術(shù)研究，2019，（1）：153，155.

[2] 趙晶偉，劉銘祎.港口與航道工程大體積混凝土施工裂縫控制分析[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2019，46（4）：139-140.

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