王峰

摘 要：大體積混凝土防裂，是工程施工尤其是地下工程施工的一項(xiàng)難題，從大體積混凝土產(chǎn)生的原因，防裂措施，并依據(jù)工程實(shí)例加以分析。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土 裂縫原因 防裂措施

中圖分類號(hào)：TU755 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）03（b）-0026-01

防止大體積混凝土裂縫是工程施工，尤其是地下工程施工中的一項(xiàng)難題，因?yàn)榇篌w積混凝土出現(xiàn)裂縫會(huì)造成強(qiáng)度降低，從而對(duì)工程結(jié)構(gòu)造成隱患，一旦地下結(jié)構(gòu)工程大體積混凝土形成裂縫，不但影響到結(jié)構(gòu)安全，即使對(duì)結(jié)構(gòu)影響不大的微小裂縫也會(huì)造成防水隱患。那么什么是大體積混凝土？大體積混凝土裂縫形成的原因是什么？

1 什么是大體積混凝土

一般為一次性澆筑混凝土數(shù)量大于1000立方或混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體最小尺寸等于或大于2 m，且混凝土澆筑需要研究溫度控制措施的混凝土。

2 大體積混凝土裂縫形成原因

2.1 溫度裂縫

由于混凝土內(nèi)外溫差過(guò)大，混凝土內(nèi)部由于混凝土水化熱原因，溫度明顯高于混凝土外部，故膨脹也明顯高于外部，此時(shí)混凝土表面將受到很大的拉應(yīng)力，而混凝土的早期抗拉強(qiáng)度很低，因而出現(xiàn)裂縫。

2.2 收縮裂縫

混凝土在逐漸散熱和硬化過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致其體積的收縮，對(duì)于大體積混凝土，這種收縮更加明顯。如果混凝土的收縮受到外界的約束，就會(huì)在混凝土體內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的收縮應(yīng)力，當(dāng)產(chǎn)生的收縮應(yīng)力超過(guò)當(dāng)時(shí)的混凝土極限抗拉強(qiáng)度，就會(huì)在混凝土中產(chǎn)生裂縫。

3 大體積混凝土防裂措施

3.1 防溫度裂縫措施

在施工過(guò)程中如何控制由于混凝土水化熱原因?qū)е禄炷羶?nèi)外溫度偏差過(guò)大，從而導(dǎo)致承臺(tái)混凝土開裂。同時(shí)如何保證混凝土澆筑過(guò)程中和澆筑結(jié)束后不因外界溫度過(guò)低而導(dǎo)致混凝土表層受凍。為了不出現(xiàn)上述質(zhì)量問(wèn)題，施工過(guò)程中除了按設(shè)計(jì)要求在承臺(tái)內(nèi)布置通水冷凝管系統(tǒng)外，還在控制水泥用量、優(yōu)化混凝土配合比、控制混凝土入模溫度、混凝土澆筑層次及混凝土冬季養(yǎng)護(hù)等方面采取由針對(duì)性的措施。

3.1.1 原材料的選擇

（1）水泥。水泥是產(chǎn)生熱量的最主要原因，澆筑大體積混凝土，為了防止混凝土內(nèi)外溫差較大而出現(xiàn)裂縫，水泥首先盡量選用低水化熱的水泥，其次不能選用剛出爐的水泥。

（2）粗骨料。粗骨料選用粒徑應(yīng)為5～25 mm的連續(xù)級(jí)配，壓碎指標(biāo)8%～10%，表觀密針片狀、含泥量、有害物質(zhì)含量均符合規(guī)范要求。在滿足施工泵送要求的情況下，盡量加大碎石用量，降低水泥用量，減小混凝土的水化熱，能更好的保證混凝土的質(zhì)量。

（3）細(xì)骨料。細(xì)骨料應(yīng)選用天然中粗砂，級(jí)配良好，細(xì)度模數(shù)為2.9，Ⅱ級(jí)配區(qū)，含泥量、云母含量均應(yīng)符合規(guī)范要求。砂率的變動(dòng)會(huì)使骨料的空隙率和總表面積有明顯變化，因此對(duì)混凝土的和易性和抗壓強(qiáng)度有很大影響。試拌過(guò)程中，在保證混凝土和易性和抗壓強(qiáng)度的前提下，應(yīng)對(duì)砂率進(jìn)行調(diào)整，應(yīng)確定為32%左右。

（4）外加劑。由于混凝土澆筑時(shí)間較長(zhǎng)，施工要求混凝土初凝時(shí)間必須在8 h以上，所以外加劑的合理選擇和應(yīng)用成了非常重要的因素。摻加緩凝高效減水劑，摻加高效減水劑可以減少用水量和減少水泥用量，減小水泥用量也就降低了混凝土的發(fā)熱量。

3.1.2 配合比選擇

優(yōu)良性能且符合冬季施工的混凝土配合比，降低混凝土發(fā)熱量。水化熱引起混凝土內(nèi)最高溫度：是混凝土絕熱溫升、混凝土的熱擴(kuò)散性能、結(jié)構(gòu)尺寸、混凝土澆筑溫度等各種因素影響的總和，為此選用合理的配合比，最低限度的減少水泥用量和降低水灰比，是降低混凝土發(fā)熱量的重要措施。[1]

3.1.3 施工控制措施

（1）分層澆筑混凝土。根據(jù)拌合站混凝土生產(chǎn)能力，結(jié)構(gòu)鋼筋，預(yù)埋件的設(shè)置等因素。大體積混凝土應(yīng)該分層澆筑，上層混凝土澆筑時(shí)，下層混凝土仍用冷卻水循環(huán)養(yǎng)生。結(jié)構(gòu)水平尺寸愈大約束愈大，所以在澆筑每層混凝土?xí)r，可分塊進(jìn)行澆筑。分塊分層澆筑有利于削減混凝土最高溫度和內(nèi)外溫差，也可以減少約束，從而防止混凝土開裂，同時(shí)還有利于冬季施工養(yǎng)護(hù)。

（2）澆注速度控制。選擇合理的澆注速度對(duì)混凝土熱量的散發(fā)是非常有幫助的，混凝土本身添加了緩凝劑，初凝時(shí)間一般都為8～10個(gè)h，在下層混凝土即將初凝時(shí)澆注上層混凝土有利于下層混凝土的熱量散發(fā)。

3.1.4 控制內(nèi)外溫差措施

（1）內(nèi)部降溫措施。以西安市灞河2號(hào)斜拉橋的8號(hào)主墩承臺(tái)為例，主墩承臺(tái)結(jié)構(gòu)尺寸為50.5 m×16.1 m×5 m，混凝土標(biāo)號(hào)為C30，設(shè)計(jì)總方量為4065 m3，屬于特大體積混凝土。根據(jù)施工季節(jié)和相關(guān)參數(shù)計(jì)算，混凝土內(nèi)部溫度計(jì)算結(jié)果最高溫度理論計(jì)算達(dá)到68.8 ℃，而當(dāng)時(shí)西安地區(qū)氣溫5～8 ℃。

根據(jù)計(jì)算溫度結(jié)合以往施工經(jīng)驗(yàn)，本承臺(tái)共設(shè)四層冷凝管，由于每層冷凝管長(zhǎng)度相對(duì)較長(zhǎng)，故層與層之間不連通，而是采取單獨(dú)通水。根據(jù)水泥水化放熱的特點(diǎn)，通水冷卻時(shí)間一般在澆筑混凝土后的24～30 h左右進(jìn)行。通水時(shí)間在15 d左右，其中關(guān)鍵在前7 d。在澆筑混凝土前埋置冷卻水管的同時(shí)，埋設(shè)溫度傳感器，澆筑完畢后便可進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)。并確保承臺(tái)混凝土水化熱引起的最大溫差在25 ℃以內(nèi)，通水冷卻管的進(jìn)出水溫差控制在不超過(guò)10～5 ℃。當(dāng)發(fā)現(xiàn)進(jìn)出水口溫差過(guò)大或過(guò)小，或者水溫與混凝土內(nèi)部溫度的差值超過(guò)20 ℃時(shí)，及時(shí)調(diào)整水溫或流量，防止水管周圍產(chǎn)生溫度裂縫。

（2）外部保溫措施。冬季施工大體積混凝土，外部保溫控制是很關(guān)鍵的。我們對(duì)控制外部溫度主要以蓄水保溫為主，混凝土表面初凝后將冷卻水直接放入結(jié)構(gòu)表面，使結(jié)構(gòu)表面形成20～30 cm水覆蓋層，當(dāng)水溫過(guò)低時(shí)采用增設(shè)電熱棒加溫，以確保內(nèi)外溫差在要求范圍內(nèi)。當(dāng)結(jié)構(gòu)物表面不能覆蓋水時(shí)，可采用保溫布或電熱毯之類進(jìn)行保溫。

3.2 防收縮裂縫措施應(yīng)用

在大體積混凝土表面增加一層鋼筋網(wǎng)片，對(duì)減少裂縫的產(chǎn)生是很有幫助的，是一種非常不錯(cuò)的措施。一般情況下對(duì)于保護(hù)層在6 cm以上的混凝土實(shí)體，增加一層防裂鋼筋網(wǎng)片比沒(méi)有鋼筋網(wǎng)片的裂紋的產(chǎn)生可以降低60%以上。

3.3 其它防裂措施

大體積混凝土宜選選用表面稍微粗糙的木模，表面粗糙對(duì)混凝土面具有一定約束能力，取到防開裂效果，同時(shí)木?？梢栽鰪?qiáng)保溫效果。

4 結(jié)語(yǔ)

在大體積混凝土施工時(shí)掌握住它的基本知識(shí)，并根據(jù)實(shí)際采取有較措施，會(huì)使施工質(zhì)量得到很好的保證。上述工程實(shí)例由于較好的運(yùn)用了裂縫控制理論技術(shù)，找到影響裂縫的主要原因，通過(guò)優(yōu)化混凝土配合比、設(shè)置冷凝管等辦法、增加防裂鋼筋網(wǎng)片，并在施工過(guò)程中采取分層分塊澆注、選擇合理的澆注速度和澆注后的養(yǎng)護(hù)措施，未出現(xiàn)裂縫，施工質(zhì)量?jī)?yōu)良。

參考文獻(xiàn)

[1] 李躍.大體積混凝土的溫控和防裂技術(shù)研究[D].武漢理工大學(xué)，2004.endprint