【文章內(nèi)容簡介】 大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生與防治作出闡述。關(guān)鍵詞：大體積混凝土 裂縫 防裂措施施工方法二、前 言近年來，隨著國家經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和建筑技術(shù)的日新月異，建筑規(guī)模不斷擴(kuò)大，大型現(xiàn)代化建筑和構(gòu)筑物不斷增多，混凝土結(jié)構(gòu)因其材料物美價(jià)廉、施工簡便、承載力大、可飾性強(qiáng)的特點(diǎn)，得以被廣泛應(yīng)用，于是大體積混凝土也由此成為構(gòu)成大型建筑或構(gòu)筑物主體的重要組成部分。對于大體積混凝土，目前國內(nèi)尚無一個(gè)確切的定義。日本建筑學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)（JASS5）規(guī)定：“結(jié)構(gòu)斷面最小厚度在80㎝以上，同時(shí)水化熱引起混凝土內(nèi)部的最高溫度與外界氣溫之差預(yù)計(jì)超過25176。C的混凝土，稱為大體積混凝土”。美國混凝土學(xué)會（ACI）規(guī)定：“任何就地澆筑的大體積混凝土，其尺寸之大，必須要求采取措施解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，以最大限度減少開裂”。由此就引出了大體積混凝土開裂的問題，如果裂縫一旦形成，特別是基礎(chǔ)貫穿裂縫出現(xiàn)在重要結(jié)構(gòu)部位，將會降低結(jié)構(gòu)的耐久性，削弱構(gòu)件的承載力，同時(shí)可能危害到建筑物的安全使用。所以如何采取有效措施防止大體積混凝土的開裂，是一個(gè)值得研究的問題。三、大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因及防裂措施概述 大體積混凝土裂縫形成的原因產(chǎn)生裂縫的原因可分為兩類：一是結(jié)構(gòu)型裂縫，是由外荷載引起的，包括常規(guī)結(jié)構(gòu)計(jì)算中的主要應(yīng)力以及其他的結(jié)構(gòu)次應(yīng)力造成的受力裂縫。二是材料型裂縫，是由非受力變形變化引起的，主要是由溫度應(yīng)力和混凝土的收縮引起的。本文主要探討材料型裂縫。其中具體原因如下。 溫度應(yīng)力引起裂縫（溫度裂縫）目前溫度裂縫產(chǎn)生主要原因是由溫差造成的。溫差可分為以下三種：混凝土澆注初期會產(chǎn)生大量的水化熱，由于混凝土是熱的不良導(dǎo)體，水化熱積聚在混凝土內(nèi)部不易散發(fā)，常使混凝土內(nèi)部溫度上升，而混凝土表面溫度為室外環(huán)境溫度，這就形成了內(nèi)外溫差，這種內(nèi)外溫差在混凝土凝結(jié)初期產(chǎn)生的拉應(yīng)力一旦超過混凝土抗壓強(qiáng)度時(shí)，就會導(dǎo)致混凝土裂縫；另外，在拆模前后，表面溫度降低很快，造成了溫度驟降，也會導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫；當(dāng)混凝土內(nèi)部達(dá)到最高溫度后，熱量逐漸散發(fā)而達(dá)到使用溫度或最低溫度，它們與最高溫度的差值就是內(nèi)部溫差；這三種溫差都會產(chǎn)生溫度裂縫。在這三種溫差中，較為主要是由水化熱引起的內(nèi)外溫差。 收縮引起裂縫收縮有很多種，包括干燥收縮、塑性收縮、自身收縮、碳化收縮等等。這里主要介紹塑性收縮。 塑性收縮在水泥活性大、混凝土溫度較高，或在水灰比較低的條件下會加劇引起開裂。因?yàn)檫@時(shí)混凝土的泌水明顯減少，表面蒸發(fā)的水分又不能得到及時(shí)補(bǔ)充，此時(shí)混凝土尚處于塑性狀態(tài)，僅僅受到一點(diǎn)拉力，混凝土的表面就會出現(xiàn)不均勻的裂縫，出現(xiàn)裂縫以后，將進(jìn)一步加大混凝土體內(nèi)的水分蒸發(fā)，于是裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展。 防止裂縫的措施由以上分析，材料型裂縫主要是由溫差和收縮引起，所以為防止裂縫的產(chǎn)生，必須最大限度的降低溫差和減小混凝土的收縮，具體措施如下。由于溫差主要是由水化熱產(chǎn)生的，所以為了減小溫差要盡量采用早期水化熱低的水泥，在滿足強(qiáng)度和耐久性等要求的前提下，宜選用低熱或中熱的礦渣水泥、火山灰水泥（發(fā)熱量270~290kJ/kg）、嚴(yán)禁使用安定性不合格的水泥。另外，在不影響水泥活性的情況下，要盡量使水泥的細(xì)度適當(dāng)減小，此外水泥的細(xì)度將會影響水化熱的放熱速率，試驗(yàn)表明比表面積每增加100cm 52/g，1d的水化熱增加17J/g～21 J/g，7d和20d均增加4 J/g～12 J/g。為了減少水泥用量，降低水化熱并提高和易性，可以摻部分粉煤灰，摻入粉煤灰主要有以下作用：①由于粉煤灰中含有大量的硅、鋁氧化物，其中二氧化硅含量40%～60%，三氧化二鋁含量17%～35%，這些硅鋁氧化物能夠與水泥的水化產(chǎn)物進(jìn)行二次反應(yīng)，是其活性的來源，可以取代部分水泥，從而減少水泥用量，降低混凝土的熱脹；②由于粉煤灰顆粒較細(xì)，能夠參加二次反應(yīng)的界面相應(yīng)增加，在混凝土中分散更加均勻；③同時(shí)，粉煤灰的火山灰反應(yīng)進(jìn)一步改善了混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)，使混凝土中總的孔隙率降低，使硬化后的混凝土更加致密，相應(yīng)收縮值也減少。但粉煤灰的摻量不宜過多，在工程中應(yīng)根據(jù)具體情況確定粉煤灰的摻量。（1）粗骨料由于粗骨料級配越好，孔隙率越小，總表面積越小，每立方米的用水泥砂漿量和水泥用量也越小，水化熱就隨之降低，有利于防止裂縫的產(chǎn)生。所以應(yīng)盡量擴(kuò)大粗骨料的粒徑且粗骨料含泥量≤1%.（2）細(xì)骨料宜采用級配良好的中砂和中粗砂，最好用中粗砂，因?yàn)槠淇紫堵市?，總表面積小，可減少混凝土的用水量和水泥用量，降低水化熱，減少裂縫，但要控制砂子的含泥量，含泥量越大，收縮變形就越大，裂縫就越嚴(yán)重，因此細(xì)骨料盡量用含泥量≤3%中粗砂。加入外加劑后能減小混凝土收縮開裂，外加劑對混凝土收縮開裂性能有以下影響：（1）減水劑對混凝土開裂的影響減水劑主要用來改善混凝土的和易性，降低水灰比，提高混凝土強(qiáng)度或在保持混凝土一定強(qiáng)度時(shí)減少水泥用量，有利于防止開裂。（2）緩凝劑對混凝土開裂的影響緩凝劑的作用一是延緩混凝土放熱峰值出現(xiàn)的時(shí)間，由于混凝土的強(qiáng)度隨齡期增長而增大，當(dāng)放熱峰值出現(xiàn)時(shí)，混凝土強(qiáng)度也增大了，從而減小裂縫出現(xiàn)的機(jī)率，二是改善和易性，減少運(yùn)輸過程中塌落度損失。（3）引氣劑對混凝土開裂的影響引氣劑的應(yīng)用對改善混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土耐久性能十分有利。在一定程度上增大混凝土抗裂性能。但需注意的是：外加劑不能摻量過大，否則會產(chǎn)生負(fù)面影響。 采用合理的施工方法 混凝土的拌制（1）在混凝土拌制過程中，要嚴(yán)格控制原材料計(jì)量，同時(shí)嚴(yán)格控制混凝土出機(jī)塌落度。（2）要盡量降低混凝土拌合物出機(jī)口溫度，拌合物可采取以下兩種降溫措施：一是送冷風(fēng)對拌和物進(jìn)行冷卻，二是加冰拌合。（3）攪拌后的混凝土，應(yīng)及時(shí)運(yùn)至澆筑地點(diǎn)，入模澆筑。在運(yùn)送過程中，要防止混凝土離析、灰漿流失、坍落度變化等現(xiàn)象，如發(fā)生離析現(xiàn)象，必須進(jìn)行人工二次拌合后方可入模。 混凝土澆注、拆模（1）混凝土澆注過程質(zhì)量控制澆注過程中應(yīng)采用機(jī)械振搗。振搗棒的操作，要做到“快插慢拔”，在振搗過程中，宜將振動棒上下略有抽動，以使一下振動均勻。每點(diǎn)振搗時(shí)間一般以20～30s為宜，但還應(yīng)視混凝土表面呈水平不再顯著下沉、不再出現(xiàn)氣泡、表面泛出灰漿為準(zhǔn)。間距均勻，以振搗力波及范圍重疊二分之一為宜，澆注完畢后，表面要壓實(shí)、抹平，以防止表面裂縫。另外，澆注混凝土?xí)r要求分層澆注（分層的時(shí)間間隔做到有利于散熱），分層流水振搗，同時(shí)要保證上層混凝土在下層初凝前結(jié)合緊密。避免縱向施工縫、提高結(jié)構(gòu)整體性和抗剪性能。（2）澆注時(shí)間控制盡量避開氣溫較高的時(shí)間澆注，若由于工程需要在夏季施工，則盡量避開正午高溫時(shí)段，澆注盡量安排夜間進(jìn)行。（3）混凝土拆模時(shí)間控制混凝土在實(shí)際溫度養(yǎng)護(hù)的條件下，強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%以上，混凝土中心與表面最低溫度差控制在25℃以內(nèi)，預(yù)計(jì)拆模后混凝土表面溫降不超過9℃以上允許拆模。 做好表面隔熱保護(hù)大體積混凝土的溫度裂縫，主要是由內(nèi)外溫差過大引起的?；炷翝沧⒑?，如果此時(shí)受到冷空氣的襲擊，或者過份通風(fēng)散熱，使表面溫度降溫過大將很容易產(chǎn)生裂縫，所以在混凝土在拆模后，特別是低溫季節(jié)，需立即采取表面保護(hù)。防止表面降溫過大，引起裂縫。另外，當(dāng)日平均氣溫在2～3d內(nèi)連續(xù)下降不小于6～8℃時(shí)，28d齡期內(nèi)混凝土表面必須進(jìn)行表面保護(hù)。 養(yǎng)護(hù)混凝土澆注完畢后，應(yīng)及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)以保持混凝土表面經(jīng)常濕潤，這樣可防止干縮裂縫，促進(jìn)混凝土強(qiáng)度的穩(wěn)定增長。一般在澆注完畢后12～18h內(nèi)立即開始養(yǎng)護(hù)，具體要求是：普通硅酸鹽水泥拌制的混凝土不得少于14天；礦渣水泥，火山灰質(zhì)水泥、大壩水泥、礦渣大壩水泥拌制的混凝土不得少于21天。 通水冷卻若在高溫季節(jié)施工，則要在初期采用通冷水來降溫，但注意，通水時(shí)間不能過長，因?yàn)闀r(shí)間過長會造成降溫幅度過大而引起較大的溫度應(yīng)力。四、小結(jié)大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫預(yù)防和控制是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,須從材料、設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)四個(gè)方面綜合解決。要積極采用先進(jìn)技術(shù),配合成熟的技術(shù)措施,在理論上提出可行的控制措施,在實(shí)踐操作中采用切實(shí)可行、經(jīng)濟(jì)合理的技術(shù)。材料配臵、施工組織方面,要科學(xué)組織、合理安排,嚴(yán)格按照施工規(guī)范,操作規(guī)程操作,不斷改進(jìn)操作工藝,加強(qiáng)養(yǎng)護(hù),以預(yù)防和減少裂縫的產(chǎn)生,將工程裂縫損害控制在最小程度。附 錄[參考文獻(xiàn)] [1] 龔召熊：《水工混凝土的溫控與防裂》 北京：中國水利水電出版社，1999 [2] 戴鎮(zhèn)潮：《大體積混凝土的防裂》 混凝土，2001，[3] 覃維祖：《混凝土的收縮、開裂及其評價(jià)與防治》 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