論大體積混凝土裂縫成因及其控制

馬常青

摘?要隨著生產技術和生產力的不斷提高，建設領域的逐漸擴大，大體積混凝土越來越多的被應用到各種各樣的實際工程之中。為此，大體積混凝土裂縫問題也伴隨而來。如何對其裂縫進行有力控制成為擺在我們面前的一個重要課題。文章就大體積混凝土裂縫成因進行分析，并對其控制措施進行簡述，以作交流。

關鍵詞大體積混凝土；裂縫；成因；控制

中圖分類號TU文獻標識碼A文章編號1673-9671-(2011)071-0149-01

0前言

大體積混凝土內出現的裂縫，按其深度不同，可分為貫穿裂縫、深層裂縫及表層裂縫三種。貫穿裂縫切斷了結構斷面，可能破壞結構的整體性和穩(wěn)定性，其危害性是較嚴重的；深層裂縫是部分切斷了結構斷面，也有一定的危害性；表層裂縫一般危害性較小，但處于混凝土約束范圍內的表層裂縫，在內部混凝土降溫過程中可能發(fā)展為貫穿裂縫。

1大體積混凝土裂縫成因

混凝土產生裂縫原因主要有以下幾點：

1）混凝土所用材料的影響。①砂、石骨料?；炷凉橇系暮嗔吭礁咴饺菀组_裂。這是由于骨料表面所帶的泥份妨礙了骨料與水泥漿之間的咬合粘結，弱化了界面結構，因而降低了混凝土的抗拉強度。水泥和水。②外加劑和摻合料。試驗表明摻化學外加劑的混凝土干縮值較大。使用一般化學外加劑比使用促凝性AE減水劑的干縮值低?；炷恋某跗诟煽s值在使用外加劑的情況下較大，不摻外加劑比使用促凝性AE減水劑混凝土的干縮值低。混凝土摻加膨脹劑時養(yǎng)護的要求更高。在早期養(yǎng)護不好時，膨脹混凝土更容易發(fā)生裂縫。③混凝土結構開裂主要是由于本身收縮受到約束而產生的拉應力超過其抗拉強度?；炷廉a生的收縮值及強度值因水泥種類、水泥用量拌制不同而不同。水泥的細度問題是需要我們特別關注的，水泥的細度越細，混凝土越容易開裂。

2）混凝土的收縮。收縮是混凝土本身所固有的一種重要特性。在沒有負載的情況下，混凝土的開裂往往由于收縮變形而導致?；炷恋氖湛s變形主要包括：自收縮，燥收縮，塑性收縮，溫度收縮，沉降收縮，化學減縮，碳化收縮。

3）混凝土的體積穩(wěn)定性?；炷恋捏w積穩(wěn)定性是指混凝土在抵抗物理、化學作用下產生變形的能力。體積穩(wěn)定性不好致使混凝土的抗?jié)B性性能降低，溶液性的物質滲透到混凝土中，造成混凝土的耐久性能下降。

4）混凝土的徐變。徐變變形是混凝土內部質點的粘性滑動現象。它不僅能降低大體積混凝土結構的溫度應力，減少收縮裂縫，也能削減結構應力集中區(qū)和因基礎不均勻沉降引起局部應力的結構的應力峰值。有時在工程施工中可在保持大體積混凝土強度不變的條件下，設法提高混凝土的徐變以減緩結構裂縫的目的。但結構的徐變也有不利的一面，比如徐變會不斷加大結構的變形，在預應力混凝土結構中，徐變會還會引起預應力的損失等，所以應綜合考慮徐變的影響。

其他因素的影響包括：

1）施工方面的因素。①施工時混凝土振搗方式不當。不正確的振搗方式會造成混凝土分層離析、表面浮漿而使混凝土面層開裂，或混凝土產生均勻沉降收縮而在結構厚薄交界處出現裂縫。②不當施工造成混凝土裂縫。不當施工造成的混凝土裂縫主要體現在：重視施工時預留孔洞、預埋通風采暖水電管道，未采取鋼筋加強措施，造成裂縫；主要結構部位模板支撐不利，或拆模過早造成混凝土內部受振，或者混凝土內部在未達到設計強度時超負荷造成裂縫；混凝土養(yǎng)護工作管理不嚴，造成混凝土早期強度增長時失水，收縮量大，產生裂縫；現場澆筑停歇時間超過混凝土終凝時間，沒有處理好接頭部位等。③混凝土養(yǎng)護不當引起混凝土開裂。現場養(yǎng)護不當是造成混凝土收縮開裂最主要的原因?；炷翝仓?，若表面不及時覆蓋進行潮濕養(yǎng)護，表面水分迅速蒸發(fā)，很容易產生收縮裂縫，特別是在風速、相對濕度低、大氣溫高的情況下，干縮更容易發(fā)生。

2）結構設計因素。在實際工程中，可以通過理論計算來控制裂縫；通常采用構造設計來對變形作用引起的裂縫加以控制。

結構計算時，要先假定結構物的受力體系有關參數，而常規(guī)的計算模型與很多結構物的實際工作狀態(tài)與有一定的差別，使得內力計算的結果與實際結果相差很大，這些未考慮到的可能內力一般會引起結構裂縫。

對于約束條件的影響。結構在變形變化時，會受到一定的抑制而阻礙其自由變形，該抑制即稱為“約束”。結構內部各質點之間的約束稱為“內約束”，不同結構之間一的約束稱為“外約束”。

大體積混凝土由于變形受到約束才產生應力。在全約束條件下，混凝土結構的變形，應是混凝土線膨脹系數和溫差的乘積，即：ε=ΔT·α 式中：ε—溫度收縮時的相對變形；ΔT—溫差；α —線膨脹系數。

當ε大于混凝土的極限拉伸值εp時，結構出現裂縫。由于混凝土產生徐變變形，結構不可能受到全約束，而且溫差在25℃甚至30℃情況下，混凝土亦可能不開裂。因此，改善約束對于防止混凝士開裂的效果很明顯。

2裂縫控制措施

大體積混凝土的裂縫破壞了結構的整體性、耐久性、防水性、危害嚴重，必須加以控制，大體積開裂主要是水熱化是混泥土溫度升高引起的，所以采用適當措施控制混凝土溫度升高和溫度變化速度，在一定范圍內，就可避免出現裂縫。這些措施包含了混凝土的全過程，包括選擇混凝土組成材料、施工安排、澆筑前后降低混凝土溫度的措施和養(yǎng)護保溫等。

1）優(yōu)化混凝土各種原材料。①水泥的選擇。大體積混凝土產生裂縫的主要原因是水泥水化過程中釋放了大量的熱量。因此在大體積混凝土施工中應盡量使用低熱或者中熱的礦渣硅酸鹽水泥、火山灰水泥，并盡量降低混凝土中的水泥用量，以降低混凝土的溫升，提高混凝土硬化后的體積穩(wěn)定性。②骨料的選擇。在選擇粗骨料時，可根據施工條件，盡量選用粒徑較大、質量優(yōu)良、級配良好的礫石。既可以減少用水量，也可以相應減少水泥用量，還可以減少混凝土的收縮和泌水現象。在選擇細骨料時，采用平均粒徑較大的中粗砂，從而降低混凝土的干縮，減少水化熱量，對混凝土的裂縫控制有重要作用。③摻加外加劑。摻加適量的減水劑，它可有效地增加混凝土的流動性，且能提高水泥化率，增強混凝土的強度，從而可降低水化熱，同時可明顯延緩水化熱釋放速度。

2）優(yōu)化措施。①精心設計混凝土配合比。②增強構造筋提高抗裂性能。配筋應采用小直徑、小間距。③避免結構突變產生應力集中，在易產生應力集中的薄弱環(huán)節(jié)采取加強措施。

3）施工控制措施。①控制混凝土入摸溫度。入摸溫度的高度，與出機溫度密切相關，另外還與運輸工具、運距、轉運次數、施工氣候等有關。嚴格控制混凝土的澆筑速度，一次澆筑的混凝土不可過高、過厚以保證混凝土溫度均勻上升。保證振搗密實，嚴格控制振搗時間，移動距離和插入深度，嚴防漏振及過振。②砼養(yǎng)護。養(yǎng)護是大體積砼施工中一項十分關鍵的工作。主要是保持適宜的溫度和濕度，以便控制混凝土的內外溫差，促進砼強度的正常發(fā)展及防止裂縫的產生和發(fā)展。

4）健全施工組織管理。在制訂技術措施和質量控制措施的同時，還需落實組織指揮系統(tǒng)，逐級進行技術交底，做到層層落實，確保順利實施。實踐證明，在優(yōu)化配合比設計，改善施工工藝，提高施工質量，加強養(yǎng)護等方面采取有效技術措施，堅持嚴謹的施工組織管理，完全可以控制大體積混凝土溫度裂縫的發(fā)生。