摘要：本文結(jié)合工程施工實踐, 重點對大體積混凝土裂縫成因及防治措施進行了探討, 并從原材料、施工和養(yǎng)護三個方面闡述了防治砼裂縫的一般方法。

　　關(guān)鍵詞：大體積砼; 特性; 裂縫; 原因; 防治措施;

　　大體積混凝土是指“結(jié)構(gòu)斷面最小厚度在80㎝以上, 同時水化熱引起混凝土內(nèi)部的最高溫度與外界氣溫之差預(yù)計超過25°C的混凝土” (日本建筑學(xué)會 (JASS5) 的規(guī)定) 。在國內(nèi), 一般把混凝土結(jié)構(gòu)物中實體最小尺寸≥1m部位所用的混凝土稱為大型混凝土, 其主要特點是混凝土用量多、分區(qū)施工且單位較大、結(jié)構(gòu)

截面大、內(nèi)部熱量不易散發(fā)。這些特點導(dǎo)致大體積混凝土施工中, 普遍會遇到裂縫控制問題。如何控制混凝土裂縫, 確保澆筑質(zhì)量, 成為大體積混凝土施工中的一個重要問題。作者結(jié)合施工實踐, 對大體積混凝土裂縫成因及防治措施進行探討。

　　1 裂縫產(chǎn)生原因

　　砼產(chǎn)生裂縫, 主要是因為非受力變形引起的, 分為混凝土體積收縮引起的裂縫和溫度應(yīng)力引起的裂縫。本文重點討論溫度裂縫。溫度裂縫主要是由于混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差過大造成的。
1.1 混凝土產(chǎn)生溫差的主要情形
(1) 澆筑初期, 混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的大量水化熱難以散發(fā), 導(dǎo)致其內(nèi)部溫度迅速上升, 但其表面溫度還是環(huán)境溫度, 由此產(chǎn)生內(nèi)外溫差。當這種溫差在混凝土初凝時產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過混凝土自身的抗拉強度時, 就會形成裂縫。 (2) 拆模前后, 混凝土表面溫度很快降低, 這種溫度陡降也會產(chǎn)生裂縫。 (3) 當混凝土內(nèi)部溫度達到最高后, 熱量逐漸散發(fā), 達到最低溫度或使用溫度時, 也會形成溫差, 產(chǎn)生裂縫。
1.2 施工中造成裂縫的原因
(1) 原材料方面:水泥等級或品種選用不當、水泥存放時間長、因受潮產(chǎn)生凝結(jié)、非正常膨脹、水化熱過高;粗細骨料級配不良、含泥量大、骨料表面含堿;摻合料比例過大、細度未達標;外加劑摻量選擇不當、與水泥或摻合料的相容性不好;水泥用量和用水量過大、砂率和水灰比選擇不當。 (2) 施工控制方面:原材料、外摻合料、外加劑稱量不準;攪拌時間過長或不足、振搗或插入不當、拌合物不均勻、任意加水;運輸停置時間長;連續(xù)澆筑時間過長、澆筑順序不當、入模速度過快、攤鋪分層過厚, 振搗不及時、過振或漏振、施工縫處理不當;養(yǎng)護不到位、未及時覆蓋保濕或保溫、早期失水補充不及時等。 (3) 設(shè)計方面:存在結(jié)構(gòu)斷面突變、鋼筋配置過少或過多、未充分考慮混凝土的收縮變形、混凝土強度等級過高、荷載收縮等因素。

　　2 大體積砼裂縫的主要防治措施

　　大體積砼裂縫的防治主要應(yīng)從原材料、施工、設(shè)計三個方面采取措施。
2.1 原材料方面
2.1.1 合理選擇水泥
水化熱是產(chǎn)生大體積混凝土的溫差的主要原因, 為減小溫差, 就應(yīng)該選擇早期水化熱低和安定性好的水泥。工程實踐中, 一般選擇低熱礦渣水泥和中熱硅酸鹽水泥。同時, 水泥的細度也會影響水化熱的放熱速率。所以, 在保證水泥活性的情況下, 要盡可能使水泥的細度減小。研究表明:表面積每增加100cm/g, 1d的水化熱增加17J/g~21J/g, 7d和20d均增加4J/g~12J/g。
2.1.2 摻加粉煤灰
為降低水化熱, 提高和易性, 同時減少水泥用量, 通常可以在水泥中摻入部分粉煤灰。其作用是: (1) 粉煤灰中的硅鋁氧化物能夠與水泥中的水化產(chǎn)物產(chǎn)生二次反應(yīng), 降低砼的熱脹; (2) 粉煤灰的火山灰反應(yīng)能改善砼內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu), 降低總的孔隙率, 孔結(jié)構(gòu)進一步細化, 分布更加合理, 使得硬化后的混凝土更加致密, 收縮值也相應(yīng)減少。但粉煤灰的比重小于水泥, 振搗中容易浮在表面, 導(dǎo)致表面摻合料較多, 強度降低, 容易形成塑性收縮裂縫。所以, 在實際施工中, 應(yīng)根據(jù)具體情況確定粉煤灰的摻量。
2.1.3 選擇合適的粗、細骨料
(1) 粗骨料。在粗骨料選擇時, 應(yīng)盡量選擇粒徑大的, 因為粒徑越大, 級配越好, 孔隙率就越小, 總表面積也越小, 這樣水泥砂漿的用量也越小, 水化熱隨之降低, 對防止裂縫十分有利。 (2) 細骨料。在細骨料選擇時, 宜選用中粗砂和級配良好的中砂, 最好選用干凈的中粗砂。因為中粗砂孔隙率較小, 總表面積也小, 砼澆筑時水泥用量和用水量可以減少, 水化熱會降低, 裂縫就會減少。同時, 要將砂子的含泥量控制在3%以下, 因為含泥量越大, 收縮變形也就越大, 裂縫就會越嚴重。
2.1.4 加入外加劑
加入外加劑能降低混凝土收縮開裂的機會。在此主要介紹減水劑、引氣劑及緩凝劑三種。
(1) 減水劑。減水劑的作用主要是改善混凝土的和易性, 降低水灰比, 提高混凝土強度, 或在保持混凝土強度的情況下減少水泥用量。使用減水劑可使用水量減少25%、水泥用量減少15%, 減少的體積用骨料補充。水灰比是影響混凝土收縮的重要因素, 因此水灰比降低、水泥用量減少對防止混凝土開裂十分有利。此外, 減水防裂劑還能提高混凝土的抗拉強度, 從而大幅度提高混凝土的抗裂性能。 (2) 引氣劑。引氣劑的作用主要是改善混凝土的可泵性、和易性, 提高混凝土的耐久性, 從而能在一定程度上增大混凝土的抗裂性能。 (3) 緩凝劑。緩凝劑主要有兩大作用:一是可以延緩混凝土放熱峰值出現(xiàn)的時間, 減小裂縫出現(xiàn)的機率;二是能夠改善和易性, 減少運輸過程中的塌落度損失。外加劑雖然對防止混凝土裂縫有利, 但不能摻量過大, 否則就會產(chǎn)生負面影響。GB8076~1977中規(guī)定:摻有外加劑的混凝土28d的收縮比不得大于135%, 即以基準混凝土相比, 摻有外加劑的混凝土收縮比不得大于35%。
2.2 施工方法控制
2.2.1 混凝土的拌制
混凝土拌制的過程中, 必須準確計量、嚴格控制原材料, 同時控制好混凝土出機口的塌落度, 使混凝土拌合物出機口的溫度盡量降低, 新拌混凝土的溫度一般控制在6℃左右。降低混凝土拌合物的溫度, 有兩種措施:一是利用冷風對拌和物進行降溫冷卻, 二是通過加冰拌合的方式。
2.2.2 混凝土澆注、拆模
(1) 澆注方法控制。澆注過程中要求進行分段分層澆注、分層流水振搗, 這樣可加快混凝土水化熱能的散失�？赏ㄟ^二次振搗的方式, 增加密實度, 提高抗裂能力。同時要保證上層混凝土在下層初凝前結(jié)合緊密。澆筑過程中, 還要合理地分縫、分塊, 避免基礎(chǔ)起伏過大、高差過大和側(cè)面長期暴露。當大體積混凝土的平面尺寸較大時, 可適當設(shè)置后澆縫, 這樣可將外約束力和溫度應(yīng)力減小, 也有利于混凝土內(nèi)部溫度的降低。澆注完畢后, 要將混凝土表面壓實、抹平, 防止表面產(chǎn)生裂縫。 (2) 拆模時間控制。在實際溫度養(yǎng)護條件下, 混凝土拆模的條件是:強度達到設(shè)計強度的75%以上, 中心與表面最低溫度控制在25℃以內(nèi), 拆模后砼表面溫降不超過9℃。澆筑初期, 水化熱散發(fā)會使混凝土表面產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力, 且溫度較高, 若此時將模板拆除, 會使其表面溫度驟降, 引起溫度梯度, 在其表面形成一個拉應(yīng)力, 與水化熱產(chǎn)生的應(yīng)力相疊加, 再由于混凝土的干縮, 導(dǎo)致表面拉應(yīng)力數(shù)值較大, 就有可能產(chǎn)生裂縫。
2.2.3 養(yǎng)護
(1) 灑水養(yǎng)護�；炷�土澆注完畢后, 應(yīng)及時進行灑水養(yǎng)護, 這樣可以使混凝土表面保持濕潤, 既可減少外界高溫倒罐, 又能防止產(chǎn)生干縮裂縫, 促進砼強度的穩(wěn)定增長。澆注完畢后12至18小時內(nèi)應(yīng)立即開始養(yǎng)護, 連續(xù)養(yǎng)護時間不少于28天或設(shè)計齡期。
(2) 通水冷卻。若在高溫季節(jié)進行混凝土澆注施工, 則應(yīng)在初期采用通制冷水的方式降低其最高溫度峰值。但是通水時間不宜過長, 以免造成降溫幅度過大而引起較大的溫度應(yīng)力。夏末秋初時, 還應(yīng)進行中期通水冷卻, 以削減內(nèi)外溫差。中期通水時長一般在兩個月左右。后期可采用通河水和通制冷水相結(jié)合的方式, 使混凝土柱狀塊達到接縫灌漿。
(3) 表面隔熱保護。砼澆注后, 由于其內(nèi)部溫度較表面散熱快, 內(nèi)外溫差使其表面收縮受內(nèi)部約束而產(chǎn)生拉應(yīng)力, 但這種拉應(yīng)力較小, 一般不會超過砼的抗拉強度產(chǎn)生裂縫。但此時過分通風散熱或受到冷空氣的襲擊, 導(dǎo)致其內(nèi)外溫差過大, 就很容易產(chǎn)生裂縫。所以在混凝土拆模后, 應(yīng)立即采取措施對其表面進行保護。
大體積砼裂縫預(yù)防和控制是一項系統(tǒng)工程, 需要在工程施工中合理配料、科學(xué)施工、改進工藝、加強養(yǎng)護, 從而減少裂縫的產(chǎn)生, 最大限度確�；炷�土質(zhì)量。

　　參考文獻
[1]戚立榮.混凝土裂縫成因及防治措施[J].水利建設(shè)與管理, 2010 (6) :52-54.
[2]馮乃謙.實用混凝土大全[M].北京:科學(xué)出版社, 2001.
[3]尤啟俊.外加劑對混凝土收縮抗裂性能的影響.混凝土, 2004.
[4]王海軍.大體積砼溫度和收縮裂縫控制措施[J].山西建筑, 2006.05.
[5]莊宇.淺析大體積砼施工裂縫控制[J].佳木斯大學(xué), 2006.03.
[6]江志強.大體積砼測溫及溫度裂縫控制實踐[J].福建建設(shè)科技, 2006.