分析大體積混凝土裂縫原因及溫控措施

　　1 沉縮裂縫
　　混凝土沉縮裂縫在大體積混凝土施工中也是非常多的。主要原因是振搗不密實(shí)， 沉實(shí)不足， 或者骨料下沉， 表層浮漿過(guò)多， 且表面覆蓋不及時(shí)， 受風(fēng)吹日曬， 表面水份散失快， 產(chǎn)生干縮， 混凝土早期強(qiáng)度又低，不能抵抗這種變形而導(dǎo)致開(kāi)裂。在施工中采用緩凝型泵送劑， 延緩混凝土的凝結(jié)硬化速度，充分利用外加劑( 特別是緩凝劑) 的特性， 適時(shí)增加抹加次數(shù)， 消除表面裂縫( 特別是沉縮裂縫和初期溫度裂縫)，特別是初凝前的抹壓。

　　2 溫度裂縫
　　(1) 原因: 一是由于溫差較大引起的， 混凝土結(jié)構(gòu)在硬化期間水泥放出大量水化熱， 內(nèi)部溫度不斷上升， 使混凝土表面和內(nèi)部溫差較大， 混凝土內(nèi)部膨脹高于外部， 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。這種溫差一般僅在表面處較大， 離開(kāi)表面就很快減弱， 因此裂縫只在接近表面的范圍內(nèi)發(fā)生， 表面層以下結(jié)構(gòu)仍保持完整。二是由結(jié)構(gòu)溫差較大， 受到外界的約束引起的， 當(dāng)大體積混凝土澆筑在約束地基上時(shí)， 又沒(méi)有采取特殊措施降低， 放松或取消約束， 或根本無(wú)法消除約束， 易發(fā)生深進(jìn)， 直至貫穿的溫度裂縫。

　　(2) 過(guò)程: 一般( 人為) 分為三個(gè)時(shí)期: 一是初期裂縫——就是在混凝土澆筑的升溫期， 由于水化熱使混凝土澆筑后2—3天溫度急劇上升， 內(nèi)熱外冷引起“約束力”，超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度引起裂縫。二是中期裂縫——就是水化熱降溫期， 當(dāng)水化熱溫升到達(dá)峰值后逐漸下降， 水化熱散盡時(shí)結(jié)構(gòu)物的溫度接近環(huán)境溫度， 此間結(jié)構(gòu)物溫度引起“ 外約束力”， 超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度引起裂縫。三是后期裂縫， 當(dāng)混凝土接近周圍環(huán)境條件之后保持相對(duì)穩(wěn)定， 而當(dāng)環(huán)境條件下劇變時(shí)， 由于混凝土為不良導(dǎo)體，形成溫度梯度， 當(dāng)溫度梯度較大時(shí)， 混凝土產(chǎn)生裂縫。

　　3 控溫措施和改善約束
　　3.1 溫控措施
　　(1) 降低混凝土內(nèi)部的水化熱， 采用中低熱的礦渣水泥， 控制水泥的使用溫度， 添加一定量的優(yōu)質(zhì)粉煤灰， 以降低混凝土的水化熱， 同時(shí)選用高效外加劑。

　　(2) 優(yōu)化配合比， 降低水化熱。進(jìn)行配合比試驗(yàn)時(shí)， 盡量降低水泥用量， 選擇性能優(yōu)良的外加劑， 在確保混凝土質(zhì)量的前提下， 初始混凝土坍落度控制在16～18cm。

　　(3) 減少地基約束力。巖石基礎(chǔ)與新澆混凝土之間， 存在著彈性模量、溫度的差別， 新澆筑混凝土隨著強(qiáng)度逐漸上升， 其溫度也發(fā)生變化， 必有一個(gè)徐變過(guò)程， 而原巖石地基對(duì)其便產(chǎn)生一個(gè)約束力， 當(dāng)達(dá)到一定程度， 便會(huì)導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。

　　(4) 控制混凝土的澆筑間歇期和分層厚度。

　　(5) 控制混凝土澆筑人倉(cāng)溫度。

　　3.2 改善約束條件的措施是
　　(1) 合理地分縫分塊;

　　(2) 避免基礎(chǔ)過(guò)大起伏;

　　(3) 合理的安排施工工序， 避免過(guò)大的高差和側(cè)面長(zhǎng)期暴露。

　　此外， 改善混凝土的性能， 提高抗裂能力， 加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)， 防止表面干縮， 特別是保證混凝土的質(zhì)量對(duì)防止裂縫是十分重要，應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫， 出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的， 因此施工中應(yīng)以預(yù)防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。在混凝土的施工中， 為了提高模板的周轉(zhuǎn)率， 往往要求新澆筑的混凝土盡早拆模。當(dāng)混凝土溫度高于氣溫時(shí)應(yīng)適當(dāng)考慮拆模時(shí)間， 以免引起混凝土表面的早期裂縫。新澆筑早期拆模，在表面引起很大的拉應(yīng)力， 出現(xiàn)“ 溫度沖擊”現(xiàn)象。在混凝土澆筑初期， 由于水化熱的散發(fā)， 表面引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力， 此時(shí)表面溫度亦較氣溫為高， 此時(shí)拆除模板， 表面溫度驟降， 必然引起溫度梯度， 從而在表面附加一拉應(yīng)力， 與水化熱應(yīng)力迭加， 再加上混凝土千縮， 表面的拉應(yīng)力達(dá)到很大的數(shù)值， 就有導(dǎo)致裂縫的危險(xiǎn)， 但如果在拆除模板后及時(shí)在表面覆蓋一輕型保溫材料， 如泡沫海棉等， 對(duì)于防止混凝土表面產(chǎn)生過(guò)大的拉應(yīng)力， 具有顯著的效果。加筋對(duì)大體積混凝土的溫度應(yīng)力影響很小， 因?yàn)榇篌w積混凝土的含筋率極低。只是對(duì)一般鋼筋混凝土有影響。在溫度不太高及應(yīng)力低于屈服極限的條件下， 鋼的各項(xiàng)性能是穩(wěn)定的， 而與應(yīng)力狀態(tài)、時(shí)間及溫度無(wú)關(guān)。鋼的線脹系數(shù)與混凝土線脹系數(shù)相差很小， 在溫度變化時(shí)兩者間只發(fā)生很小的內(nèi)應(yīng)力。由于鋼的彈性模量為混凝土彈性模量的7～15 倍， 當(dāng)混凝土應(yīng)力達(dá)到抗拉強(qiáng)度而開(kāi)裂時(shí)， 鋼筋的應(yīng)力將不超過(guò)100～200kg/cm²。因此， 在混凝上中想要利用鋼筋來(lái)防止細(xì)小裂縫的出現(xiàn)很困難。但加筋后結(jié)溝內(nèi)的裂縫一般就變得數(shù)目多、間距小、寬度與深度較小了。而肋口果鋼筋的直徑細(xì)而間距密時(shí)， 對(duì)提高混凝土抗裂性的效果較好。混凝土和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的表面常常會(huì)發(fā)生細(xì)而淺的裂縫， 其中大多數(shù)屬于干縮裂縫。雖然這種裂縫一般都較淺， 但它對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性仍有一定的影響。

　　4 保證大體積混凝土質(zhì)量的措施
　　4.1 嚴(yán)格控制骨料級(jí)配和合泥量
　　選用10.40mm 連續(xù)級(jí)配碎石(其中10.30mm 級(jí)配含量65% 左右)， 細(xì)度模數(shù)2.80- 3.00 的中砂(通過(guò)0.315n 凹篩孔的砂不少于15% ， 砂率控制在40%- 45%)。砂、石含泥量控制在1%以內(nèi)， 并不得混有有機(jī)質(zhì)等雜物， 杜絕使用海砂。

　　4.2 選擇適當(dāng)外加劑
　　可根據(jù)設(shè)計(jì)要求， 混凝土中摻加一定用量外加劑， 如防水劑、膨脹劑、減水劑、緩凝劑等外加劑。外加劑中糖鈣能提高混凝土的和易性， 使用水量減少20% 左右， 水灰比可控制在0.55以下， 初凝延長(zhǎng)到5h 左右。

　　4.3 選擇合適水泥和嚴(yán)格控制水泥用量
　　優(yōu)先采用525R 普通水泥， 425R 普通水泥等高標(biāo)號(hào)水泥，以減少水泥用量。選用低熱水泥， 減少水化熱， 降低混凝土的溫升值。并盡量選用后期強(qiáng)度( 90 或120 天) ， 降低水泥量， 并延緩峰值。在滿足設(shè)計(jì)和混凝土可泵性的前提下， 將425R 水泥用量控制在450kg/m³， 525R 水泥用量控制在360kg/m³。以降低混凝土最高溫升， 降低混凝土所受的拉應(yīng)力。

　　4.4 采用切實(shí)可行的施工工藝
　　根據(jù)泵送大體積混凝土的特點(diǎn)， 采用“ 分段定點(diǎn)， 一個(gè)坡度， 薄層澆筑， 循序推進(jìn)， 一次到頂”的方法。這種自然流淌形成斜坡混凝土的方法， 能較好地適應(yīng)泵送工藝， 避免混凝土輸送管道經(jīng)常拆除、沖洗和接長(zhǎng)， 從而提高泵送效率， 簡(jiǎn)化混凝土的泌水處理， 保證上下層混凝土澆筑間隔不超過(guò)初凝時(shí)間。根據(jù)混凝土泵送時(shí)自然形成一個(gè)坡度的實(shí)際情況， 在每個(gè)澆筑帶的前后布置兩道振動(dòng)器， 第一道布置在混凝土出料口， 主要解決上部混凝土的振實(shí); 由于底層鋼筋間距較密， 第二道布置在混凝土坡腳處， 以確保下部混凝土密實(shí)。隨著澆筑的推進(jìn)， 振動(dòng)器也相應(yīng)跟上， 以確保整個(gè)高度上混凝土的質(zhì)量。由于大體積泵送混凝土表面水泥漿較厚， 故澆筑結(jié)束后須在初凝前用鐵滾筒碾壓數(shù)遍， 打磨壓實(shí)， 以閉合混凝土的收水裂縫。

　　4.5 改進(jìn)施工技術(shù)
　　施工時(shí)加強(qiáng)插筋位置的振搗、抹壓、養(yǎng)護(hù)。由于鋼筋是熱的良導(dǎo)體， 易產(chǎn)生大的溫度梯度， 這是裂縫產(chǎn)生的一個(gè)主要環(huán)節(jié)。同時(shí)加強(qiáng)初凝前的抹壓， 以消除初期裂縫， 并加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)， 提高混凝土抗拉強(qiáng)度。

　　4.6 加強(qiáng)技術(shù)管理
　　加強(qiáng)原材料的檢驗(yàn)、試驗(yàn)工作。施工中嚴(yán)格按照方案及交底的要求指導(dǎo)施工， 明確分工， 責(zé)任到人。加強(qiáng)計(jì)量監(jiān)測(cè)工作，定時(shí)檢查并做好詳細(xì)記錄， 認(rèn)真對(duì)待澆筑過(guò)程中可能出現(xiàn)的冷縫， 并采取措施加以杜絕。在變截面施工前， 一定要加強(qiáng)預(yù)測(cè)，并保證預(yù)測(cè)的科學(xué)性。同時(shí)在實(shí)施過(guò)程中， 要切實(shí)落實(shí)施工方案。

　　4.7 加適當(dāng)預(yù)埋件
　　在混凝土易裂縫部位埋設(shè)應(yīng)力應(yīng)變傳感片， 直接測(cè)試?yán)瓚?yīng)力， 以便更直接控制混凝土( 調(diào)節(jié)保溫保濕養(yǎng)護(hù)條件， 保證溫度梯度) ， 確?；炷敛涣芽p。在基礎(chǔ)面筋上加設(shè)鐵絲網(wǎng)或小直徑鋼筋網(wǎng)， 以提高混凝土表面抗裂性( 中間溫度筋可去掉)。采用“水平分層間隙”施工方法， 分兩層進(jìn)行澆筑， 間隙時(shí)間7d 以上， 分層厚度各1.5m， 抗縮鋼筋網(wǎng)設(shè)置在下層1.5m 的上表面。在工期允許的情況下， 這種施工方法可降低內(nèi)部最高溫升、加強(qiáng)混凝土的測(cè)溫工作力、材料及機(jī)械設(shè)備的投入。

　　為及時(shí)掌握混凝土內(nèi)部溫升與表面溫度的變化值， 在承臺(tái)內(nèi)埋沒(méi)若干個(gè)測(cè)溫點(diǎn)， 采用L 形布置， 每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)埋設(shè)溫管2根01 根管底埋置于承臺(tái)混凝土的中心位置， 測(cè)量混凝土中心的最高溫升， 另一根管底距承臺(tái)上表面100mm， 測(cè)量混凝土的表面溫度， 測(cè)溫管均露出混凝土表面100mm。用100 的紅色水銀溫度計(jì)測(cè)溫， 以方便讀數(shù)。第1——5d 每2h測(cè)溫1次， 第6d后每4h測(cè)溫1 次， 測(cè)至溫度穩(wěn)定為止。從已有施工經(jīng)驗(yàn)的測(cè)溫情況看， 混凝土內(nèi)部溫升的高峰值一般在3.5d 內(nèi)產(chǎn)生， 3d 內(nèi)溫度可上升到或接近最大溫升， 內(nèi)外溫差值在20℃左右， 控制在規(guī)范規(guī)定范圍內(nèi)， 未發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象。

　　5 結(jié)束語(yǔ)
　　大體積混凝土施工難度較大， 混凝土產(chǎn)生裂縫的機(jī)率較多， 稍有差錯(cuò)將會(huì)造成無(wú)法估量的損失。為了降低經(jīng)濟(jì)損失， 所以要減少和控制裂縫的出現(xiàn)， 文中就這些問(wèn)題作了一個(gè)簡(jiǎn)單的綜述僅供參考。