曾一峰

摘 要：大體積混凝土開裂后，其性能與原狀混凝土性能會(huì)有很大差距，特別是對(duì)耐久性（滲透性）的影響更大，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的安全和耐久性能。大體積混凝土裂縫大多是在早期產(chǎn)生的，本文分析了大體積混凝土裂縫可能產(chǎn)生的原因，并提出預(yù)防裂縫的一些措施。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土裂縫；產(chǎn)生原因；防治；

中圖分類號(hào)：TU528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3520（2015）-01-00-01

我國(guó)普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：混凝土結(jié)構(gòu)物中實(shí)體最小尺寸不小于1m的部位所用的混凝土即為大體積混凝土；美國(guó)則規(guī)定為：任何現(xiàn)澆混凝土，只要有可能產(chǎn)生溫度影響的混凝土均稱為大體積混凝土。

一、大體積混凝土裂縫的原因

現(xiàn)代路橋中時(shí)常涉及到大體積混凝土施工，它主要的特點(diǎn)就是表面系數(shù)比較小，體積大，內(nèi)部溫升比較快，水泥水化熱釋放比較集中。因?yàn)檫@些部位的混凝土體積大，聚集在內(nèi)部的水泥水化熱不容易散發(fā)，而混凝土表面散熱較快，形成了溫度差，使混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，此時(shí)因混凝土抗拉強(qiáng)度很低，齡期短，當(dāng)溫差產(chǎn)生的表面抗拉應(yīng)力超過混凝土極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土產(chǎn)生各種裂縫，影響混凝土性能的正常發(fā)揮。產(chǎn)生裂縫的主要原因有以下幾方面：

（一）設(shè)計(jì)不合理或使用不當(dāng)引起開裂

在大體積鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，拉應(yīng)力主要是由鋼筋承擔(dān)，混凝土只承受壓應(yīng)力，在鋼筋混凝土邊緣部位，如果結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)了拉應(yīng)力，則必須依靠混凝土自身承擔(dān)；一般設(shè)計(jì)中均要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力或只出現(xiàn)很小的拉應(yīng)力，但在施工中，大體積混凝土由最高溫度冷卻到穩(wěn)定溫度時(shí)，往往在內(nèi)部產(chǎn)生相當(dāng)大的拉應(yīng)力。

（二）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，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)力當(dāng)超過混凝土抗壓強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致混凝土裂縫；另外，在拆模前后，表面溫度降低很快，造成了溫度陡降，也會(huì)導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生；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(huì)產(chǎn)生溫度裂縫。

（三）水泥水化熱引起的裂縫

大體積混凝土中產(chǎn)生的裂縫主要是有水泥水化熱所引起的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，水泥在水化熱的過程中釋放出大量熱，這使大體積混凝土在澆筑過程中環(huán)境溫度和水化熱溫度出現(xiàn)差別，就會(huì)形成兩個(gè)獨(dú)立的溫度環(huán)境，在應(yīng)力和溫度的變化中就形成了混凝土裂縫。另外水化熱裂縫另一個(gè)形成原因和水泥用量有著直接的關(guān)系，混凝土水泥含量越高，其收縮性就越大，這中收縮性當(dāng)超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)就出現(xiàn)了裂縫。

二、大體積混凝土裂縫的防治措施

（一）設(shè)計(jì)工程中的措施

1、精心設(shè)計(jì)混凝土配合比。在保證混凝土具有良好工作性的情況下，應(yīng)盡可能地降低混凝土的單位用水量，采用“三低（低坍落度、低砂率、低水膠比）二摻（摻高效減水劑和高性能引氣劑）一高（高粉煤灰摻量）”的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，生產(chǎn)出高韌性、高強(qiáng)、中彈、低熱和高極拉值的抗裂混凝土。

2、避免結(jié)構(gòu)突變產(chǎn)生應(yīng)力集中，在易產(chǎn)生應(yīng)力集中的薄弱環(huán)節(jié)采取加強(qiáng)措施。

3、增配構(gòu)造筋提高抗裂性能。配筋應(yīng)采用小間距、小直徑。全截面的配筋率應(yīng)在0.3%～0.5%之間。

4、在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮施工時(shí)的氣候特征，合理設(shè)置后澆縫，保留時(shí)間一般不小于60d。如不能預(yù)測(cè)施工時(shí)的具體條件，也可臨時(shí)根據(jù)具體情況作設(shè)計(jì)變更。

5、在易裂的邊緣部位設(shè)置暗梁，提高該部位的配筋率，提高混凝土的極限拉伸。

（二）在施工過程中的控制措施

1、大體積混凝土的溫度控制宜按照“內(nèi)降外?！钡脑瓌t，對(duì)混凝土內(nèi)部采取設(shè)置冷卻水管通循環(huán)水冷卻，對(duì)混凝土外部采取覆蓋蓄熱或蓄水保溫等措施進(jìn)行，保證溫度可以緩慢下降，盡可能的降低裂縫。

2、在進(jìn)行澆筑時(shí)，要合理清理模板內(nèi)部，并且進(jìn)行適當(dāng)?shù)乃疂?rùn)，使混凝土在入模后的溫度可以合理控制。

3、在施工過程中要合理控制澆筑厚度，并且做到均勻澆筑，減少混凝土在流動(dòng)中的高差，使其在初凝前完成澆筑。

4、為了提高混凝土的密實(shí)度和抗拉強(qiáng)度，減少收縮，施工時(shí)設(shè)置專人加強(qiáng)混凝土的振搗工作，嚴(yán)格控制振搗時(shí)間和插入深度，振搗間距不得大于40厘米，并且在振搗過程中注意對(duì)模板的保護(hù)。

5、合理控制混凝土的塌落度，因?yàn)楝F(xiàn)階段混凝土澆筑大部分都使用泵送，要合理配置混凝土的集料，并且控制好水量，在拌和劑的摻拌中要以保證混凝土流動(dòng)性為標(biāo)準(zhǔn)。

（三）大體積混凝土后期的養(yǎng)護(hù)措施

養(yǎng)護(hù)的目的是為混凝土硬化創(chuàng)造必要的濕度、溫度等條件。為了確保新澆筑的混凝土有適宜的硬化條件，防止在早期因干縮而產(chǎn)生裂縫，大體積混凝土澆筑完畢后，應(yīng)在12h內(nèi)加以覆蓋和澆水，澆水次數(shù)應(yīng)能保持大體積混凝土處于濕潤(rùn)狀態(tài)，混凝土養(yǎng)護(hù)用水應(yīng)與拌制用水相同。當(dāng)日平均氣溫低于5℃時(shí)，不得澆水，應(yīng)用塑料布覆蓋養(yǎng)護(hù)混凝土，其敞露的表面應(yīng)覆蓋嚴(yán)密，并應(yīng)保持塑料布內(nèi)有凝結(jié)水。硅酸鹽水泥澆筑的混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14d，其他水泥拌制的混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于21d，混凝土的保溫措施常常也有保濕的效果。從理論上分析，新澆混凝土中所含水分完全可以滿足水泥水化的要求，然而因?yàn)檎舭l(fā)等原因常引起水分損失，從而推遲或妨礙水泥的水化，表面的混凝土最容易而且直接受到這種不利影響，所以混凝土澆筑后的最初幾天是養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵時(shí)期，在施工中應(yīng)特別重視。

三、結(jié)束語

綜上所述，雖然大體積混凝土很容易產(chǎn)生裂縫，但是大量的科學(xué)研究以及成功的工程實(shí)例都表明：只要我們?cè)谠O(shè)計(jì)、施工工藝以及后期的養(yǎng)護(hù)過程中可以充分考慮的各種因素的影響，還是能夠避免危害結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生。

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