孟先明

（山西省化工設(shè)計(jì)院,山西 太原 030024）

近年來,隨著國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展,工程建設(shè)領(lǐng)域投資、建設(shè)規(guī)模越來越趨于大體積化、復(fù)雜與科技化。越來越多的建筑工程中有大體積混凝土出現(xiàn),尤其化工項(xiàng)目中,如大型化肥廠的尿素造粒塔、大型化工廠乙二醇工程、大型焦化工程等?；炷帘旧硎墙ㄖこ痰闹饕┕げ牧?而大體積混凝土結(jié)構(gòu)更是近幾年來建筑工程領(lǐng)域的主要施工材料,它施工質(zhì)量的好與壞直接關(guān)系到在建工程施工質(zhì)量的優(yōu)劣,因此,在大體積混凝土的整個(gè)施工環(huán)節(jié)中,從設(shè)計(jì)人員到施工人員都要對(duì)大體積混凝土材料本身的材料性能有根本的認(rèn)識(shí),從嚴(yán)要求?？刂普麄€(gè)大體積混凝土施工全過程的質(zhì)量,采取各種施工措施,確保施工單位施工的質(zhì)量。業(yè)內(nèi)人士都知道,大體積混凝土是很容易產(chǎn)生裂縫與裂紋的,如果在施工期間發(fā)生裂縫問題,則對(duì)工程的危害程度是很大的。當(dāng)然,引起裂縫的原因有方方面面。無疑,施工過程是發(fā)生裂縫最危險(xiǎn)、風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生率最大的環(huán)節(jié)。因此,嚴(yán)格管理、控制施工過程的各個(gè)方面是控制裂縫發(fā)生的最佳階段［1］。

1 大體積混凝土施工過程中遇到的一些問題

1.1 裂紋和裂縫

1）建筑工程業(yè)內(nèi)人士都知道,混凝土作為一種常用的建筑材料,它是由多種材料組合而成的結(jié)構(gòu)體。而大體積混凝土是指最小斷面尺寸大于1m的混凝土,由于外部外力的發(fā)生或者由于環(huán)境與溫度的變化,引起混凝土內(nèi)部產(chǎn)生了不均勻、不規(guī)則的流動(dòng),溫度變化等很多不平均現(xiàn)象的發(fā)生,可能導(dǎo)致混凝土在施工時(shí)會(huì)出現(xiàn)裂縫問題。大體積混凝土的特點(diǎn)決定了除了混凝土的體量大以外,由于量過大,水泥的含量也相應(yīng)要大。因此,當(dāng)混凝土在澆筑完畢時(shí),混凝土內(nèi)部由于大量的水泥產(chǎn)生的大量水化熱會(huì)使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生大量的熱量,從而使混凝土內(nèi)部的溫度短時(shí)間內(nèi)可能達(dá)到最大值。這時(shí),如果混凝土里外溫差超過25℃,那么,大體積混凝土就會(huì)用溫度升高和溫度降低而產(chǎn)生表面的裂縫,也會(huì)由于收縮而產(chǎn)生裂縫。

2）大體積混凝土由于其溫度產(chǎn)生的裂縫問題是十分復(fù)雜的,它涉及到的學(xué)科也很多,如巖土、結(jié)構(gòu)、材料、施工工藝、技術(shù)水平、環(huán)境等。大體積混凝土的裂紋可以分為混凝土表面上的裂紋和深度較深的裂紋。表面的裂紋一般斷定其危害性較小,這個(gè)在混凝土溫度升高的過程中是可見到的。深裂紋的危害要比淺裂紋大很多。深裂紋本身對(duì)大體積混凝土的影響與結(jié)構(gòu)的完整性和穩(wěn)定性有很大關(guān)聯(lián)性,甚至?xí)苯佑绊懡ㄔO(shè)工程的質(zhì)量。據(jù)此來判斷,混凝土裂縫產(chǎn)生的原因又可分為,由于施工工藝優(yōu)劣及材料引起的裂縫,由于建筑高低、大小不同引起的裂縫,地基不均勻沉降、不合格工程質(zhì)量引起的裂縫,由于溫度、氣候異常變化引起的裂縫等。

3）大體積混凝土由于其自身材料體量的原因,裂縫的產(chǎn)生有各種各樣的原因。但是,由于各種溫差超過了混凝土內(nèi)部的承受力而產(chǎn)生的裂縫相對(duì)較多。當(dāng)混凝土表面的溫度和氣溫相差較大的時(shí)候,加上混凝土內(nèi)部由于水泥自身的水化熱現(xiàn)象,水泥水化熱釋放比較集中,而短時(shí)間內(nèi)又很難擴(kuò)散出去,使得混凝土內(nèi)部溫度升高比較快,極易導(dǎo)致內(nèi)外溫差增大等現(xiàn)象的發(fā)生,混凝土極有可能由于收縮產(chǎn)生裂縫?；炷敛牧媳旧淼呐蛎浵禂?shù)導(dǎo)致外面溫度每變化10℃,混凝土就會(huì)產(chǎn)生0.01%的膨脹或收縮現(xiàn)象。此外,施工過程中,外面會(huì)不自覺地去約束混凝土的變形,比如,加強(qiáng)模板、增加拉條等措施,都會(huì)使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生不均勻的應(yīng)力反應(yīng)。一旦混凝土產(chǎn)生的應(yīng)力超過了其自身的承受力,混凝土個(gè)體可能就會(huì)由于不均勻的變形而產(chǎn)生裂縫。當(dāng)然,還有各種各樣的其他原因。例如,由于各種原因造成的地基不均勻沉降；或者,由于各個(gè)不同方向的水平外力使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的水平位移與水平應(yīng)力結(jié)構(gòu),使其峰值已經(jīng)超出了混凝土自身的抵抗張力的強(qiáng)度,會(huì)使混凝土結(jié)構(gòu)體可能產(chǎn)生開裂。工程設(shè)計(jì)人員,要注重設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),如保護(hù)層的設(shè)計(jì)及要求。

1.2 施工過程中遇到的問題

混凝土工程的施工過程中,混凝土是要求振搗密實(shí)的。而大體積混凝土的施工過程中,首先應(yīng)該考慮結(jié)構(gòu)的體量大小,鋼筋的鋪設(shè)密度,地腳螺栓,預(yù)留孔洞、口的留設(shè),現(xiàn)場(chǎng)混凝土的供應(yīng)狀況以及混凝土里水泥產(chǎn)生的水化熱等因素。在保證大體積混凝土振搗密實(shí)的基礎(chǔ)上,切實(shí)保證做到連續(xù)不間斷澆筑,絕不容許在底層混凝土振搗完畢初凝后再澆筑上面一層,宜采用封層連續(xù)澆筑施工或者推移式連續(xù)澆筑施工。應(yīng)當(dāng)依據(jù)設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行均勻地分段、分層澆筑,上、下兩臨近層的豎向施工縫應(yīng)當(dāng)相互錯(cuò)開。在大體積混凝土施工完畢后的后期階段,要有專人密切觀測(cè),做好氣溫記錄。尤其要注意混凝土自身的內(nèi)外溫度差,內(nèi)容要及時(shí)、準(zhǔn)確、真實(shí)完整,同時(shí)要落實(shí)專人負(fù)責(zé),施工單位專職經(jīng)理負(fù)責(zé),技術(shù)人員落實(shí)到位,實(shí)驗(yàn)人員取樣及時(shí)、真實(shí)有效。一旦發(fā)現(xiàn),要嚴(yán)格控制裂縫的發(fā)展。大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)也很重要,要落實(shí)好各項(xiàng)養(yǎng)護(hù)措施,必須滿足規(guī)范要求。最主要的就是,通過各種手段來滿足混凝土自身強(qiáng)度增長(zhǎng)的需要。更要通過各種手段控制大體積混凝土的溫度差,防止混凝土因溫差過大而引起的混凝土自身的裂縫問題。

2 裂縫產(chǎn)生的原因剖析

2.1 混凝土自身的收縮

混凝土由于自身材料的特殊性,收縮現(xiàn)象是其產(chǎn)生裂縫的原因之一?；炷恋闹饕牧鲜怯伤唷⑸匙?、石子、水、外加劑等組成。混凝土自身的收縮,其實(shí)就是其在空氣中的硬結(jié)現(xiàn)象。在空氣中硬結(jié)以后,自身體積變小了,如果在沒有外力的作用下,混凝土自身產(chǎn)生的大小不等的這種應(yīng)力,也能導(dǎo)致混凝土本身的裂縫,或者開裂?；炷磷陨淼氖湛s,其實(shí)是混凝土內(nèi)部的水泥從硬化的初期由大變化到后期隨著混凝土內(nèi)部水分的蒸發(fā)而產(chǎn)生的材料本身的收縮、變形。

2.2 水化熱產(chǎn)生的影響

大體積混凝土澆筑完畢后（主要是澆筑后的5d～7d）,水泥會(huì)釋放出大量的熱,這就是我們所說的水泥的水化熱產(chǎn)生的過程?；炷粮鱾€(gè)外表面的散熱條件是不一樣的,其自身內(nèi)部的溫度會(huì)很高很高,而混凝土外部基本上與大氣同溫。在澆筑過程中,由于大體積混凝土內(nèi)部水泥產(chǎn)生的大量的水化熱現(xiàn)象,導(dǎo)致其內(nèi)部的溫度一時(shí)難以釋放出來,越大體量的混凝土其內(nèi)部的水化熱會(huì)越大,這就使得大體積混凝土其內(nèi)部與外面形成溫度差。過大的體積,使得混凝土內(nèi)部的水化熱現(xiàn)象很大,混凝土內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生不均勻、不同方向、大小不一的壓應(yīng)力,而混凝土的表面也會(huì)產(chǎn)生由于這種不均勻溫度變化而形成不均勻、大小不一、來自于不同方向的拉應(yīng)力,這種毫無規(guī)則的應(yīng)力一旦超過了混凝土本身的強(qiáng)度值,混凝土的表面就會(huì)出現(xiàn)或者產(chǎn)生各種各樣毫無規(guī)則的裂縫。

2.3 材料的影響

混凝土所使用的材料中,主材主要是水泥?；炷磷陨淼氖湛s往往因?yàn)樗褂玫乃喾N類、標(biāo)號(hào)、細(xì)度、強(qiáng)度值、用量等不同,而導(dǎo)致不同的結(jié)果。水泥細(xì)度越大,混凝土就越易產(chǎn)生裂縫。日常的施工過程中,由于所使用的骨料表面帶有各種各樣的雜質(zhì)如,土、砂礫、泥等等,從而影響了骨料與水泥的結(jié)合度,影響了它們之間的黏結(jié),弱化了混凝土的界面結(jié)構(gòu),因此,也就使得混凝土自身的強(qiáng)度有所降低。此外,在大體積混凝土施工中,如果給混凝土里摻加小部分化學(xué)外加劑的話,就會(huì)加大混凝土自身的干縮值。不同生產(chǎn)廠家的外加劑對(duì)混凝土的影響也不盡相同。

3 裂縫的預(yù)防

3.1 材料的選擇

3.1.1 水、沙子、骨料

水的選擇一定要按規(guī)范要求,冬季施工要采用熱水。在沙子的選擇上,盡量選擇大粒徑的中粗砂,雜質(zhì)含量少。石子要選擇有良好級(jí)配的石子。當(dāng)然,所有材料的選擇,要據(jù)施工條件,必須滿足規(guī)范要求。這樣做,既可以減少水及水泥用量,也可以減少大體積混凝土的收縮與其泌水現(xiàn)象的發(fā)生,以確保工程質(zhì)量。

3.1.2 水泥

大體積混凝土施工中,水泥作為主要的建筑材料,用量較大。因此,在大體積混凝土的整個(gè)施工過程中,應(yīng)選用低水化熱水泥。同時(shí),為了減少水泥的用量,應(yīng)選用高標(biāo)號(hào)水泥,添加緩凝、高效的減水劑,以此改變混凝土的和易性,緩解水泥水化熱的速度。比如,可添加粉煤灰,但要控制添加的量,不可大于凈水劑量。適當(dāng)添加,可以有效改善混凝土的很多指標(biāo),降低混凝土中水泥產(chǎn)生的水化熱,切實(shí)有效地提高與保證混凝土的質(zhì)量。

3.2 溫度控制

對(duì)于大體積混凝土的各種溫度控制要求,國(guó)家專門有《大體積混凝土施工規(guī)范》（GB50496－2009）,除了滿足大體積混凝土施工規(guī)范外,還應(yīng)該滿足現(xiàn)行的國(guó)家相關(guān)規(guī)定及規(guī)范的要求,確保大體積混凝土的工程質(zhì)量。

3.3 防止水泥的過熱化

在實(shí)際的大體積混凝土工程中,需盡量防止水泥熱化現(xiàn)象發(fā)生。從設(shè)計(jì)考慮,可以適當(dāng)增加一些構(gòu)造設(shè)計(jì),比如,增加鋼筋混凝土連系梁、構(gòu)造柱等措施,從而增加混凝土的整體抗裂性能。

3.4 施工工藝和施工機(jī)具

大體積混凝土的施工工藝要重優(yōu)杜劣。施工前,設(shè)計(jì)院要同施工單位進(jìn)行專項(xiàng)技術(shù)交底,施工單位要編寫完善的組織計(jì)劃書,方案到人。制定關(guān)鍵部位的施工作業(yè)書,落實(shí)到人。盡量使用先進(jìn)的施工機(jī)具。必要時(shí),施工中可同時(shí)對(duì)大體積混凝土典型位置的內(nèi)外溫度差進(jìn)行全方位的監(jiān)測(cè)?？筛鶕?jù)需要,在混凝土多處設(shè)置散熱點(diǎn),密切觀測(cè)溫度的變化,切實(shí)控制溫度在規(guī)范的容許范圍內(nèi)。

3.5 施工質(zhì)量的控制措施

1）在施工前,除了進(jìn)行正常的圖紙會(huì)審、交底外,還必須進(jìn)行大體積混凝土專項(xiàng)圖紙會(huì)審,由設(shè)計(jì)單位提出裂縫控制的施工要求以及施工單位其施工階段的綜合抗裂縫措施。施工單位要編制完好的施工方案,并準(zhǔn)備好大體積混凝土的施工預(yù)案。同時(shí),要求作業(yè)班組制定關(guān)鍵部位的專業(yè)任務(wù)書。在前期的模板,支架,鋼筋工程,預(yù)埋管件,預(yù)留孔洞、口以及預(yù)埋螺栓等相關(guān)工作完成并驗(yàn)收合格后的基礎(chǔ)上,方可進(jìn)行大體積混凝土的施工。

2）在整個(gè)建筑工程的施工中,原材料進(jìn)場(chǎng)質(zhì)量控制的環(huán)節(jié)都非常重要。要對(duì)進(jìn)場(chǎng)的原材料查驗(yàn)合格證,對(duì)石子、沙子的顆粒含量進(jìn)行嚴(yán)格的級(jí)配,水泥進(jìn)行編號(hào),細(xì)骨料宜使用級(jí)配良好的中沙。在初步查驗(yàn)合格的基礎(chǔ)上,需要送到實(shí)驗(yàn)室作實(shí)驗(yàn)檢查的,要及時(shí)送到實(shí)驗(yàn)室檢查,待取得實(shí)驗(yàn)室的合格證以后,方可進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)。非泵送混凝土施工時(shí),粗骨料的粒徑可以適當(dāng)增大一些,細(xì)骨料施工的機(jī)具、設(shè)備也要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況繼續(xù)調(diào)配。

4 結(jié)論

從以上分析論述中,我們對(duì)大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因以及控制措施有了一定的認(rèn)識(shí),它的從設(shè)計(jì)到施工的各個(gè)環(huán)節(jié)都要求十分嚴(yán)格,在施工方面,嚴(yán)格管控質(zhì)量,切實(shí)按照國(guó)家的相關(guān)規(guī)范和規(guī)定的要求執(zhí)行,嚴(yán)格施工,周密安排,適當(dāng)調(diào)整混凝土的配合比,設(shè)法提高混凝土的表層溫度。加強(qiáng)對(duì)大體積混凝土施工質(zhì)量的把控工作,有效控制有害裂縫的出現(xiàn),真正做到建設(shè)工程百年大計(jì)、質(zhì)量第一。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 葉琳昌,沈義.大體積商品混凝土［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1987.