建筑工程大體積混凝土澆筑的裂紋成因及控制

李 軍

（遼寧天譽建設(shè)工程監(jiān)理有限公司,遼寧 沈陽110013）

0 前言

在建筑工程中，混凝土、鋼筋混凝土是主要的建筑材料，由于建設(shè)規(guī)模的不斷擴大，建筑業(yè)的施工工藝也逐漸趨于復(fù)雜化。目前，大體積混凝土的澆筑已經(jīng)成為了建筑行業(yè)施工中難點問題，本文就針對大體積混凝土澆筑的裂紋成因及控制進(jìn)行論述。

1 大體積混凝土技術(shù)概念簡介與澆筑方法分析

1.1 大體積混凝土的概念

混凝土當(dāng)代進(jìn)行建筑的主要用材之一，他的主要配置原料有膠凝材料、水、粗細(xì)骨料、必要的外加劑和摻和料，經(jīng)過精密的比例配對和攪拌后形成一種抗壓強度大、耐久度強價格低廉的建筑材料。大體積混凝土是混凝土結(jié)構(gòu)物實體最小幾何尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預(yù)計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土。目前混凝土用途廣泛，不僅在土木工程建設(shè)中發(fā)揮著重要的作用，還被廣泛應(yīng)用于各種造船業(yè)、機械工業(yè)以及地?zé)峁こ讨衃1]?；炷烈云鋬?yōu)良性能和低廉的價格正在建筑行業(yè)掀起一股颶風(fēng)，混凝土的應(yīng)用必定會有一個更為廣闊的發(fā)展空間。

1.2 大體積混凝土的主要澆筑方法

土木工程在混凝土澆筑過程中，現(xiàn)有的手段有現(xiàn)澆法、預(yù)制法兩種?，F(xiàn)澆法的主要操作流程：先在施工現(xiàn)場進(jìn)行大規(guī)模的支模，支模結(jié)束后再統(tǒng)一進(jìn)行澆筑。目前這種方法被廣泛應(yīng)用，是效果最好、最方便的一種方法。另一種澆筑方法是預(yù)制法，預(yù)制法與現(xiàn)澆法的主要區(qū)別是不用進(jìn)行現(xiàn)場大規(guī)模的支模，這不僅在操作流程上提供了便利，還大大節(jié)約了成本。

2 大體積混凝土澆筑產(chǎn)生裂縫的原因

混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫可分為貫穿裂縫、深層裂縫以及表面裂縫三類，其成因主要由外負(fù)荷過大、結(jié)構(gòu)次應(yīng)力以及變形應(yīng)力三種構(gòu)成，其中最主要的就是變形應(yīng)力引起的裂縫。[2]這主要是由于溫度的變化、收縮以及不均勻沉降引起的，當(dāng)變形受到約束的時候就產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)此應(yīng)力超過大體積混凝土抗拉強度的時候就產(chǎn)生了裂縫。目前，大體積混凝土澆筑影響因素主要包括以下幾個方面：

2.1 水泥水化熱

在水泥水化的過程中，必然要放出一定的熱量，而大體積的混凝土結(jié)構(gòu)物一般的斷面較厚，因此水泥水化放出的熱量就不容易進(jìn)行散發(fā)，通過實測，水泥水化熱會在建筑工程中引起20度甚至是30度以上的較大溫度變化，水泥水化熱引起的溫度變化不僅與水泥的材質(zhì)有關(guān)，更會隨著大體積混凝土的齡期的增長而增長。由于大體積混凝土的導(dǎo)熱性較差，在澆筑初期，相應(yīng)的溫度應(yīng)力的約束也比較小，但隨著大體積混凝土的齡期的不斷增長，彈性模量的不斷增大，就會對其產(chǎn)生巨大的拉應(yīng)力，當(dāng)大體積混凝土的抗拉強度不足以支撐拉應(yīng)力的時候，就會產(chǎn)生裂縫。

2.2 外界溫度的變化

大體積混凝土在澆筑階段時，外界溫度下降，大體積混凝土的表層會大幅度的降溫，隨著溫差的不斷增大，就容易產(chǎn)生溫度應(yīng)力，從而造成相應(yīng)的裂縫。再加上水泥本身有著快速干硬、強度高、熱容量大的特點，再加上大體積混凝土搗制的時間主要在夏季，在缺少澆水養(yǎng)護的情況下，又經(jīng)受高溫的蒸發(fā)，這就造成了大體積混凝土中的水泥在失去大量的水分后迅速產(chǎn)生裂縫。

2.3 配置比例的失誤

大體積混凝土的配置有一定的比例要求，在大體積混凝土的配置過程中一旦出現(xiàn)比例失衡，尤其是水灰比，就會使凝土的結(jié)構(gòu)發(fā)生很大的變化，從而影響大體積混凝土的質(zhì)量。水灰比例一旦增大就會使大體積混凝土中存有很大的水分，這些水分在經(jīng)過蒸發(fā)后就會留下很多氣孔，而氣孔在長期的負(fù)荷下，就會產(chǎn)生很多的裂縫。

2.4 收縮

大體積混凝土出現(xiàn)收縮的原因有很多，其中最主要的就是在大體積混凝土硬化時，由于水化進(jìn)展、水分蒸發(fā)、大體積混凝土的干燥收縮、塑性收縮和自收縮引起體積的不斷縮小，而原有的模板由于不在適應(yīng)現(xiàn)有的狀況就會壓制大體積混凝土的發(fā)展。當(dāng)約束力超過混凝土承受極限時，大體積混凝土就會產(chǎn)生裂縫。

2.5 應(yīng)用力學(xué)原因

適當(dāng)?shù)淖冃问腔炷帘旧砭途哂械奶匦?，在混凝土成型以后，由于變形和下沉就會造成裂縫的產(chǎn)生，但是一般產(chǎn)生的裂縫很小對混凝土的性能不會有大的影響。但是如果混凝土在過強的壓力下產(chǎn)生塑性形變，這樣就會使混凝土產(chǎn)生巨大的裂縫并嚴(yán)重影響混凝土的使用壽命。

3 大體積混凝土裂縫的控制

3.1 對大體積混凝土進(jìn)行科學(xué)配比

為了減少大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的現(xiàn)象，必須對大體積混凝土進(jìn)行科學(xué)配比。在配置過程中，應(yīng)大力增強大體積混凝土和易性、抗?jié)B透性、以及抗離析能力，在大體積混凝土中加入一定量的粉煤灰或者鋼渣就能夠有效地增強大體積混凝土的抗?jié)B透性、減少滲水現(xiàn)象的產(chǎn)生。

3.2 優(yōu)化大體積混凝土結(jié)構(gòu)

為了減少大體積混凝土澆筑后裂縫的產(chǎn)生，就需要對大體積混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。在大體積混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，最好采用中低強度的大體積混凝土，并適當(dāng)增加鋼筋的使用量，從而避免因外界溫度的變化使混凝土產(chǎn)生裂縫，同時還應(yīng)總結(jié)施工管理經(jīng)驗、對大體積混凝土的施工工藝進(jìn)行設(shè)計，從多方面優(yōu)化混凝土結(jié)構(gòu)，減少裂縫的產(chǎn)生。3.3

不斷加強施工后對大體積混凝土的保溫養(yǎng)護

對搗制成功的大體積混凝土進(jìn)行養(yǎng)護是預(yù)防大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的主要手段，通常是進(jìn)行保溫處理，或通過預(yù)埋降溫管，降低大體積混凝土的內(nèi)外溫差的大小，減小溫度應(yīng)力的產(chǎn)生，增強混凝土的抗拉強度，并逐步提高大體積混凝土的抗撕裂能力，從而減少裂縫的產(chǎn)生和擴大。

3.4 加強對壓光抹實處理的應(yīng)用

混凝土在澆筑過程中很容易離析出水分，這就使混凝土容易發(fā)生塑性收縮裂縫，為了改善這種狀況、就需要對混凝土采取特殊的壓光抹實處理，如在混凝土終凝前進(jìn)行2、3次壓光處理，減少表面裂縫的產(chǎn)生。

3.5 要對混凝土進(jìn)行有效地施工監(jiān)測

在混凝土的管理過程中，要加強對混凝土溫度、和易性、塌落度和收縮變形等數(shù)據(jù)進(jìn)行有效檢測，并實時將發(fā)現(xiàn)的問題及時反饋到施工現(xiàn)場中，從而確保施工的順利進(jìn)行。管理人員要加強對混凝土抗裂方面的研究、管理，從而建立一個完整的管理體系以加強對混凝土施工的控制。加強混凝土的養(yǎng)護工作，從而從根本上減少裂縫的產(chǎn)生。

4 結(jié)語

目前，我國建筑行業(yè)迅速發(fā)展，隨之也帶動了大體積混凝土事業(yè)的發(fā)展，這也對大體積混凝土澆筑技術(shù)提出了更高的要求，要求其進(jìn)一步的易和性、強度以及硬度，從而適應(yīng)更多領(lǐng)域的發(fā)展。但是大體積混凝土存在著一個不可避免的弊端，即容易產(chǎn)生裂縫，裂縫的產(chǎn)生不僅對大體積混凝土產(chǎn)生很大的傷害，還會在很大程度上危及建筑的質(zhì)量水平，因此，如何提高大體積混凝土抗裂能力就成了我們研究的焦點。目前，已經(jīng)有了很多改善技術(shù)，如粉煤灰技術(shù)和鋼渣大體積混凝土技術(shù)，就在很大程度上改變了這種現(xiàn)狀。因此，從總體上來看，大體積混凝土澆筑技術(shù)仍有一個更為廣闊的發(fā)展空間。

［1］談新文.建筑工程大體積混凝土澆筑的特點與施工技術(shù)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2012,19:62.1-2.

［2］叢小祥.淺談建筑工程大體積混凝土澆筑施工技術(shù)[J].城市建筑,2013,04:107.1-1.