熊英

【摘要】針對(duì)大體積結(jié)構(gòu)混凝土容易產(chǎn)生裂縫這一現(xiàn)象現(xiàn)象，具體分析其原因，從設(shè)計(jì)、材料、施工等方面提出相應(yīng)的控制措施，供技術(shù)人員在處理具體問(wèn)題時(shí)參考 。

【關(guān)鍵詞】大體積混凝土；裂縫；裂縫控制

前言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大體積混凝土越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代工程建設(shè)之中，諸如大型的基礎(chǔ)承臺(tái)、混凝土大壩，高層建筑的地下室混凝土等。由于混凝土體積大，內(nèi)部的水化熱不易散發(fā)，混凝土外部則散熱較快，溫度的分布不均衡致使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，從而使得大體積混凝土產(chǎn)生不同程度的裂縫。本文詳細(xì)地介紹了不同類型的混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，并從材料、設(shè)計(jì)、施工等各個(gè)方面提出相應(yīng)的控制措施。

1 大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的概念

混凝土結(jié)構(gòu)裂縫作為長(zhǎng)期困擾建筑界的一個(gè)技術(shù)難題，一直未能得到很好的解決。根據(jù)調(diào)查，全國(guó)高層建筑地下結(jié)構(gòu)中，混凝土外墻出現(xiàn)裂縫約占80 %，底板出現(xiàn)裂縫占20 %左右。

國(guó)內(nèi)外工程界一致認(rèn)為，規(guī)定鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的最大裂縫寬度主要是為了保證鋼筋不產(chǎn)生銹蝕。不同國(guó)家和地區(qū)對(duì)最大裂縫寬度的規(guī)定數(shù)值雖不盡相同，但基本一致。如在正常的空氣環(huán)境中裂縫允許寬度為0.3～0.4mm；在輕微腐蝕介質(zhì)中， 裂縫允許寬度為0.2～0.3mm ；在嚴(yán)重腐蝕介質(zhì)中， 裂縫允許寬度為0.1～0.2m m?？刂平Y(jié)構(gòu)裂縫雖然有利于結(jié)構(gòu)的安全性能，但也會(huì)相應(yīng)地增加經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。因此要求在科學(xué)的范圍之內(nèi)對(duì)裂縫進(jìn)行適當(dāng)控制。

2 大體積混凝土裂縫的形成原因

2. 1 表面裂縫

混凝土表面裂縫一般發(fā)生在混凝土升溫階段和降溫階段， 由于混凝土外部的熱量通過(guò)表面向周圍環(huán)境散發(fā)，使得表面溫度低于內(nèi)部溫度， 內(nèi)部溫差引起混凝土的非均勻變形。在混凝土凝結(jié)之初，其處于塑性狀態(tài)， 但隨著混凝土逐步地凝結(jié)硬化，彈性模量隨強(qiáng)度不斷增長(zhǎng)，變形所造成的內(nèi)部應(yīng)力也相應(yīng)增長(zhǎng)。一旦當(dāng)應(yīng)力超過(guò)混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土表面就會(huì)被拉裂從而產(chǎn)生裂縫。

2. 2 貫穿裂縫

該裂縫通常會(huì)在混凝土降溫階段產(chǎn)生，由于混凝土材料熱脹冷縮的性質(zhì)，大體積混凝土在降溫過(guò)程中呈收縮狀態(tài)，降溫收縮受到基底及自身的約束力， 產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，即收縮應(yīng)力，一旦收縮應(yīng)力超過(guò)當(dāng)時(shí)的混凝土極限抗拉強(qiáng)度，收縮裂縫變會(huì)隨之產(chǎn)生。當(dāng)收縮應(yīng)力過(guò)大，收縮裂縫延伸并貫穿全斷面， 便形成結(jié)構(gòu)裂縫。降溫收縮與混凝土硬化收縮同時(shí)進(jìn)行，其影響呈疊加態(tài)勢(shì)， 此時(shí)硬化收縮是有害的，會(huì)加大貫穿裂縫出現(xiàn)的可能性與程度。

3 大體積混凝土裂縫的控制措施

3.1設(shè)計(jì)方面

（1） 設(shè)計(jì)時(shí)盡量少選用高強(qiáng)度的混凝土；

（2） 合理布置混凝土施工縫，減小每一板塊的面積，避免基礎(chǔ)過(guò)大起伏， 在基礎(chǔ)下底面設(shè)置滑動(dòng)層降低混凝土自身的約束作用；

（3）在進(jìn)行分布筋的布置時(shí)，盡量采用底直徑，高密度的布置方法，以防止鋼筋直徑過(guò)大造成混凝土裂縫的產(chǎn)生。在容易產(chǎn)生裂縫的局部位置加強(qiáng)構(gòu)造措施，例如預(yù)留孔洞周圍，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)角處應(yīng)相應(yīng)布置一些斜筋；

（4）鋼筋保護(hù)層宜盡量取小值。

3.2材料方面

大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的一個(gè)重要因素便是溫度的變化，因此，合理選用熱量低、溫度變化較慢的材料是控制混凝土裂縫產(chǎn)生的一個(gè)重要途徑。同時(shí)結(jié)合少量外加劑的使用，可以有效地將裂縫控制在允許范圍之內(nèi)。

（1） 盡量選擇水化熱較低的水泥品種，例如低熱硅酸鹽水泥等。同時(shí)在設(shè)計(jì)允許的前提下，盡量地減少水泥用量，降低混凝土內(nèi)部的溫度梯度。大體積混凝土結(jié)構(gòu)斷面厚的特點(diǎn)，是的其表面系數(shù)相對(duì)較小，因此造成內(nèi)部水化熱不易散失的特點(diǎn)。我們因盡量避免以上熱量大的水泥，而盡量地采用如礦渣硅酸鹽水泥、火山灰水泥等低熱水泥。

（1） 骨料控制。在保證混凝土強(qiáng)度的前提下，盡量選取粒徑大強(qiáng)度高級(jí)配好的骨料，確定適當(dāng)?shù)乃冶取⑺嘤昧?，并進(jìn)行拌和試驗(yàn)，嚴(yán)格控制砂率以及坍落度?？茖W(xué)的配合比能使混凝土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，最終減少混凝土裂縫的產(chǎn)生。

（3） 加入適當(dāng)摻和料和外加劑。適量的摻和料和外加劑可以使得混凝土的性質(zhì)得到大幅改善。例如在混凝土中摻入適量的粉煤灰，可以有效地減少水泥用量，從而減少混凝土硬化過(guò)程中的水化熱產(chǎn)生，同時(shí)又能改善混凝土的可泵性和工作性能。

3.3 施工方面

（1）在混凝土的配料時(shí)要嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)室簽發(fā)的配料單進(jìn)行配給。水、水泥、砂、石子均應(yīng)以重量計(jì)，不得以車、锨數(shù)計(jì)量。稱量的偏差要求嚴(yán)格控制在允許偏差范圍以內(nèi)。

（2）混凝土的澆筑。工程中澆筑大體積混凝土通常采用分層的澆筑方法，共分為三種：全面分層、分段分層、斜面分成。參照結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及澆筑量選擇最佳的分層澆筑方式，以達(dá)到盡可能增大散熱面積，減少溫度應(yīng)力的目的。同時(shí)應(yīng)合理組織安排施工工序和時(shí)間，避免在冬夏季極高溫或極低溫的條件下進(jìn)行澆筑。

（3）混凝土的振搗。遵循分層振搗、快插慢拔的振搗原則。要求振搗上一層混凝土至少插入下一層混凝土 5～10cm，避免不同層面間產(chǎn)生接縫。每個(gè)插點(diǎn)的振搗時(shí)間不少于20s。采用二次振搗的方法增大混凝土的密實(shí)度，可以有效地提高混凝土的抗拉能力，從而減少裂縫的產(chǎn)生。

（4）混凝土澆筑后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工作?；炷翝仓戤吅?，應(yīng)在一定時(shí)間內(nèi)保持其足夠的溫度濕度。尤其是在氣溫高時(shí)，混凝土表面水分不斷蒸發(fā)，如不能設(shè)法阻止水分的流失，混凝土的強(qiáng)度將受到影響，并有可能產(chǎn)生干縮裂縫。因此必須采用一些列諸如覆蓋澆水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)液養(yǎng)護(hù)等養(yǎng)護(hù)措施，防止水分的流失造成水化不充分的現(xiàn)象，并防止混凝土在成型后因暴曬、風(fēng)吹、干燥等自然因素的影響，出現(xiàn)不正常的收縮、裂縫等現(xiàn)象。

（5）混凝土的內(nèi)部降溫：在混凝土內(nèi)部敷設(shè)循環(huán)冷卻水管以降低混凝土內(nèi)部溫度。

3.4 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)

為了更好地實(shí)現(xiàn)混凝土的溫度控制，除了在施工過(guò)程中測(cè)定水泥水化熱，還應(yīng)在混凝土澆筑過(guò)程，以及養(yǎng)護(hù)過(guò)程中進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)，及時(shí)掌握混凝土塊體的升降溫速率，內(nèi)外溫差，環(huán)境溫差等現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，以便及時(shí)地制定相應(yīng)的溫控措施。

（1） 混凝土的澆筑溫度是指混凝土振搗后，位于混凝土上表面以下50～ 100mm 深處的溫度?；炷翝仓囟鹊臏y(cè)試每工作班（ 8h） 應(yīng)不少于2次。

（2） 大體積混凝土澆筑塊體內(nèi)外溫差、降溫速度及環(huán)境溫度的測(cè)試 ， 每晝夜應(yīng)不少于2 次。

（3） 大體積混凝土澆筑塊體溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置，以能真實(shí)反映出混凝土塊體的內(nèi)外溫差、降溫速度及環(huán)境溫度為原則，通常又以下幾種布置方式 ：1） 溫度監(jiān)測(cè)的布置范圍以所選混凝土澆筑塊體平面圖對(duì)稱軸線的半條軸線為測(cè)溫區(qū)（ 對(duì)長(zhǎng)方體可取較短的對(duì)稱軸線），在測(cè)溫區(qū)內(nèi)溫度測(cè)點(diǎn)呈平面布置；2） 在基礎(chǔ)平面半條對(duì)稱軸線上，溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)的點(diǎn)位宜不少于4處 ；3）保溫養(yǎng)護(hù)效果及環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量應(yīng)根據(jù)具體需要確定；4） 混凝土澆筑塊體底表面的溫度，應(yīng)以混凝土澆筑塊體底表面以上50mm 處的溫度為準(zhǔn)；5） 混凝土澆筑塊體的外表溫度 ， 應(yīng)以混凝土外表以內(nèi) 50m m 處溫度為準(zhǔn)。

（4） 監(jiān)測(cè)儀表的選擇應(yīng)符合下列規(guī)定：溫度記錄的誤差應(yīng)不大于±1℃；測(cè)溫儀表的性能和質(zhì)量應(yīng)保證施工階段測(cè)試的要求。

參考文獻(xiàn)

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