小議大體積混凝土裂縫的控制做法

□ 吳秀芳 無錫市中惠砼業(yè)有限公司

小議大體積混凝土裂縫的控制做法

□ 吳秀芳 無錫市中惠砼業(yè)有限公司

［導(dǎo)讀］大體積混凝土施工主要特點(diǎn)是體積大，一般實(shí)體最小尺寸大于或等于1米。它的表面系數(shù)較小，水泥水化熱釋放較集中，內(nèi)部溫升較快。混凝土內(nèi)外溫差較大時(shí)，會(huì)使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，影響結(jié)構(gòu)安全和正常使用。大體積混凝土的施工技術(shù)要求較高，特別在施工中要防止混凝土因水泥水化熱引起的溫度差產(chǎn)生溫度應(yīng)力裂縫。因此需要從材料選擇、技術(shù)措施等有關(guān)環(huán)節(jié)做好充分的準(zhǔn)備工作。

1.問題的提出

不論是鐵路工程、公路工程還是其它工程建設(shè)，鋼筋混凝土的應(yīng)用面可以說是無處不在。但是，在使用混凝土的同時(shí)，由于對(duì)混凝土的性能了解不深，在工程完畢后的十幾天，一個(gè)月或者更長(zhǎng)一點(diǎn)的時(shí)間后，混凝土結(jié)構(gòu)物出現(xiàn)了裂縫或其他不良反應(yīng)，給人們?cè)斐蓳?dān)憂和質(zhì)量隱患。大量的混凝土工程實(shí)踐證明，混凝土結(jié)構(gòu)裂縫是不可避免的，裂縫是人們可以接受的一種材料特性，只是如何使有害程度控制在某一有效范圍之內(nèi)。因?yàn)槭褂玫幕炷潦嵌喾N材料組成的一種混合體，且又是一種脆性材料，在受到溫度、壓力和外力的作用下，都有出現(xiàn)裂縫的可能性。

2.混凝土裂縫的形式表現(xiàn)

2.1 干縮裂縫

混凝土干縮主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質(zhì)和用量、外加劑的用量等有關(guān)。是混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致變形不同的結(jié)果：混凝土受外部條件的影響，表面水分損失過快，變形較大，內(nèi)部濕度變化較小變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內(nèi)部約束，產(chǎn)生較大拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。

2.2 塑性收縮裂縫

塑性收縮裂縫一般在干熱或大風(fēng)天氣出現(xiàn)，裂縫多呈中間寬、兩端細(xì)，且長(zhǎng)短不一，互不連貫狀態(tài)。常發(fā)生在混凝土板或比表面積較大的墻面上，較短的裂縫一般長(zhǎng)20-30cm，較長(zhǎng)的裂縫可達(dá)2-3m，寬1-5mm。從外觀分為無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)狀和稍有規(guī)則的斜紋狀或反映出混凝土布筋情況和混凝土構(gòu)件截面變化等規(guī)則的形狀，深度一般3-10cm，通常延伸不到混凝土板的邊緣。

2.3 沉陷裂縫

沉陷裂縫的產(chǎn)生是由于結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不勻、松軟，或回填土不實(shí)或浸水而造成不均勻沉降所致?；蛘咭?yàn)槟０鍎偠炔蛔?，模板支撐間距過大或支撐底部松動(dòng)等導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)沉陷裂縫。特別是在冬季，模板支撐在凍土上，凍土化凍后產(chǎn)生不均勻沉降，致使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。

2.4 溫度裂縫

溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中?；炷翝沧⒑?，在硬化過程中，水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱。由于混凝土的體積較大，大量的水化熱聚積在混凝土內(nèi)部而不易散發(fā)，導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升。而混凝土表面散熱較快，這樣就形成內(nèi)外的較大溫差。較大的溫差造成混凝土內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫，這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工中后期。

3.產(chǎn)生裂縫的主要原因

3.1 水泥水化熱

水泥在水化過程中要釋放出一定的熱量，而大體積混凝土結(jié)構(gòu)斷面較厚，表面系數(shù)相對(duì)較小，所以水泥發(fā)生的熱量聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散失。這樣混凝土內(nèi)部的水化熱無法及時(shí)散發(fā)出去，以至于越積越高，使內(nèi)外溫差增大。單位時(shí)間混凝土釋放的水泥水化熱，與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關(guān)，并隨混凝土的齡期而增長(zhǎng)。由于混凝土結(jié)構(gòu)表面可以自然散熱，實(shí)際上內(nèi)部的最高溫度，多數(shù)發(fā)生在澆筑后的最初3-5天。

3.2 外界氣溫變化

大體積混凝土在施工階段，它的澆筑溫度隨著外界氣溫變化而變化。特別是氣溫驟降，會(huì)大大增加內(nèi)外層混凝土溫差。應(yīng)采取溫度控制措施，防止混凝土內(nèi)外溫差引起的溫度應(yīng)力。

3.3 混凝土的收縮

混凝土收縮的主要原因是內(nèi)部水蒸發(fā)引起混凝土收縮。干濕交替會(huì)引起混凝土體積的交替變化，這對(duì)混凝土是很不利的。

4.大體積混凝土裂縫的控制做法

（1）優(yōu)先選用低水化熱的礦渣水泥拌制混凝土，并適當(dāng)使用緩凝減水劑?？茖W(xué)選取材料：1）水泥的合理選取。優(yōu)先選用收縮小的或具有微膨脹性的水泥。因?yàn)檫@種水泥在水化膨脹期（1-5d）可產(chǎn)生一定的預(yù)壓應(yīng)力，而在水化后期預(yù)壓應(yīng)力部分抵消溫度徐變應(yīng)力，減少混凝土內(nèi)的拉應(yīng)力，提高混凝土的抗裂能力。2）骨料的合理選取。選擇線膨脹系數(shù)小、巖石彈性模量低、表面清潔無弱包裹層、級(jí)配良好的骨料，這樣可以獲得較小的空隙率及表面積，從而減少水泥的用量，降低水化熱，減少干縮，減小了混凝土裂縫的開展。（2）在保證混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)前提下，適當(dāng)降低水灰比，減少水泥用。（3）摻入外加劑與摻合材料提高混凝土耐久性。1）粉煤灰?；炷林袚接梅勖夯液?，可提高混凝土的抗?jié)B性、耐久性，減少收縮，降低膠凝材料體系的水化熱，提高混凝土的抗拉強(qiáng)度，抑制堿集料反應(yīng)，減少新拌混凝土的泌水等。這些諸多好處均將有利于提高混凝土的抗裂性能。但是同時(shí)會(huì)顯著降低混凝土的早期強(qiáng)度，對(duì)抗裂不利。試驗(yàn)表明，當(dāng)粉煤灰取代率超過20%時(shí)，對(duì)混凝土早期強(qiáng)度影響較大，對(duì)于抗裂尤其不利。2）硅粉?？箖鲂裕何⒐璺墼诮?jīng)過300-500次快速凍解循環(huán)，相對(duì)彈性模量隆低10-20%，而普通混凝土通過25-50次循環(huán)，相對(duì)彈性模量隆低為30-73%.早強(qiáng)性：微硅粉混凝土使誘導(dǎo)期縮短，具有早強(qiáng)的特性。抗沖磨、控空蝕性：微硅粉混凝土比普通混凝土抗沖磨能力提高0.5-2.5倍，抗空蝕能力提高3-16倍。3）減水劑。緩凝高效減水劑能夠提高混凝土的抗拉強(qiáng)度，并對(duì)減少混凝土單位用水量和膠凝材料用量，改善新拌混凝土的工作度，提高硬化混凝土的力學(xué)、熱學(xué)、變形等性能起著極為重要的作用。4）引氣劑。引氣劑除了能顯著提高混凝土抗凍融循環(huán)和抗侵蝕環(huán)境的能力外，能起著降低新拌混凝土的泌水，提高混凝土的工作度，降低混凝土的彈性模量，優(yōu)化混凝土體內(nèi)微觀結(jié)構(gòu)，提高混凝土的抗凍性能。 （4）降低混凝土的入模溫度，控制混凝土內(nèi)外的溫差（當(dāng)設(shè)計(jì)無要求時(shí)，控制在25℃以內(nèi)）。（接上頁）

如降低拌合水溫度（拌合水中加冰屑或用地下水）；骨料用水沖洗降溫，避免暴曬。（5）及時(shí)對(duì)混凝土覆蓋保溫、保濕材料。（6）可在基礎(chǔ)內(nèi)預(yù)埋冷卻水管，通入循環(huán)水，強(qiáng)制降低混凝土水化熱產(chǎn)生的溫度。（7）在拌合混凝土?xí)r，還可摻入適量的微膨脹劑或膨脹水泥，使混凝土得到補(bǔ)償收縮，減少混凝土的溫度應(yīng)力。（8）設(shè)置后澆縫。當(dāng)大體積混凝土平面尺寸過大時(shí)，可以適當(dāng)設(shè)置后澆縫，以減小外應(yīng)力和溫度應(yīng)力；同時(shí)，也有利于散熱，降低混凝土的內(nèi)部溫度。（9）大體積混凝土可采用二次抹面工藝，減少表面收縮裂縫。另外，要注重養(yǎng)護(hù)與現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)。（10）合理配置構(gòu)造鋼筋對(duì)預(yù)防裂縫也能起到較好的效果，所以施工中應(yīng)重視有關(guān)構(gòu)造規(guī)定，還要注意在工程實(shí)踐中積累和吸取經(jīng)驗(yàn)。

5.結(jié)語

從目前的多數(shù)工程情況看，設(shè)計(jì)上對(duì)混凝土裂縫有一定范圍。從我國的“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范《GBJ10—89）”規(guī)定看，其裂縫寬度在不同的環(huán)境下，不同的混凝土結(jié)構(gòu)物其裂縫的寬度也有所不同的控制標(biāo)準(zhǔn)，允許裂縫寬度為0.2-0.3mm.完全要求保證混凝土構(gòu)筑物不出現(xiàn)裂縫，是不可能的。所以說，對(duì)混凝土構(gòu)筑物的裂縫我國規(guī)范規(guī)定在設(shè)計(jì)上有一定的允許寬度。國際上也都根據(jù)本國的特點(diǎn)，對(duì)混凝土的裂縫都有明確的規(guī)定，說明混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫在一定范圍內(nèi)是允許的，要想控制混凝土構(gòu)筑物不裂縫是很難的，關(guān)鍵是怎么控制能讓在施工中盡量小產(chǎn)生裂縫和把裂縫的寬度應(yīng)該控制在什么范圍內(nèi)，能使我們?cè)谑┕ぶ胁皇芙?jīng)濟(jì)損失。