摘要：通過(guò)對(duì)工程施工中大體積混凝土施工裂縫問(wèn)題產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，提出了降低混凝土溫度應(yīng)力、防止混凝土產(chǎn)生裂縫的施工控制措施， 以及在構(gòu)造設(shè)計(jì)上對(duì)大體積混凝土應(yīng)采取的防裂措施，供大家參考。

　　關(guān)鍵詞：大體積混凝土 水化熱 裂縫

　　Abstract: Based on the engineering construction cracks in concrete construction cuhk volume problem analysis of causes, and put forward the concrete temperature stress, reduce to prevent concrete crack the construction control measures, as well as in the design of structure of the mass concrete of the measures should be taken to crack, for your reference

　　Keywords: mass concrete crack the hydration heat

　　中圖分類號(hào)：TV544+.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

　　前言

　　隨著施工技術(shù)的突飛猛進(jìn)，大體積混凝土在結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的越來(lái)越多。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1 m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。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)機(jī)械荷載引起的開裂問(wèn)題研究得較為透徹。而對(duì)溫度荷載引起的有關(guān)裂縫的研究尚不充分。我們應(yīng)對(duì)此加以重視，防止危害結(jié)構(gòu)的裂縫產(chǎn)生。另外對(duì)于大體積混凝土內(nèi)溫度應(yīng)力與裂縫控制也多集中在水利工程中的大壩、高層建筑的深基礎(chǔ)底板。而對(duì)于一般施工過(guò)程中大體積混凝土的裂縫的研究并未得到足夠的重視。

　　1. 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的主要原因

　　大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)生是由多種因素引起的，各類裂縫產(chǎn)生的主要影響因素如下：

　　2.1 水泥水化熱的影響

　　水泥水化過(guò)程中放出大量的熱，且主要集中在澆筑后的7d左右，一般每克水泥可以放出500J左右的熱量，如果以水泥用量350kg/m3 ～550kg/m3來(lái)計(jì)算，每立方米混凝土將釋放出17500KJ～27500的熱量，從而使混凝土內(nèi)部溫度升高(可達(dá)70℃左右，甚至更高)尤其對(duì)大體積混凝土來(lái)講，這種現(xiàn)象更加嚴(yán)重 因?yàn)榛炷�土�?nèi)部和表面的散熱條件不同，故混凝土中心溫度很高，就會(huì)形成溫度梯度，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫。

　　2.2 混凝土的收縮

　　混凝土在空氣中硬結(jié)時(shí)體積減小的現(xiàn)象稱為混凝土收縮。混凝土在不受外力的情況下的這種自發(fā)變形，受到外部約束時(shí)(支撐條件、鋼筋等)，將在混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，使得混凝土開裂。引起混凝土的裂縫主要有塑性收縮、干燥收縮和溫度收縮等三種。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固結(jié)硬過(guò)程中產(chǎn)生的體積變化，后期主要是混凝土內(nèi)部自由水分蒸發(fā)而引起的干縮變形。

　　2.3 外界氣溫濕度變化的影響

　　大體積混凝土結(jié)構(gòu)在施工期間，外界氣溫的變化對(duì)防止大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生起著很大的影響。混凝土內(nèi)部的溫度是由澆筑溫度、水泥水化熱的絕熱溫度和結(jié)構(gòu)的散熱溫度等各種溫度疊加之和組成。澆筑溫度與外界氣溫有著直接關(guān)系，外界氣溫愈高，混凝土的澆筑溫度也就會(huì)愈高;如果外界溫度降低則又會(huì)增加大體積混凝土的內(nèi)外溫差梯度。如果外界溫度的下降過(guò)快，會(huì)造成很大的溫度應(yīng)力，極其容易引發(fā)混凝土的開裂。另外外界的濕度對(duì)混凝土的裂縫也有很大的影響，外界的濕度降低會(huì)加速混凝土的干縮，也會(huì)導(dǎo)致混凝土裂縫的產(chǎn)生。

　　2.4 其他因素的影響

　　建筑物基礎(chǔ)的不均勻沉降也會(huì)產(chǎn)生裂縫，這種裂縫會(huì)隨著基礎(chǔ)沉降而不斷的增大，待地基下沉穩(wěn)定后，將不會(huì)變化。超荷載使用或未達(dá)到設(shè)計(jì)過(guò)早加荷載導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，這種裂縫稱之為荷載裂縫。混凝土配合比不良會(huì)造成混凝土塑性沉降裂縫，一般是混凝土配合比中，粗骨料級(jí)配不連續(xù)、數(shù)量不夠，砂率及水灰比不當(dāng)所造成的裂縫。

　　3. 大體積混凝土施工質(zhì)量控制措施

　　3.1 大體積混凝土配合比設(shè)計(jì)

　　3.1.1 原材料選用 由于水泥的用量直接影響著水化熱的多少，大體積混凝土應(yīng)選用水化熱較低的水泥，如低熱礦渣硅酸鹽水泥、中熱硅酸鹽水泥等，并盡可能減少水泥用量。細(xì)骨料宜采用2區(qū)中砂，因?yàn)槭褂弥猩氨扔眉?xì)砂可減少水及水泥的用量。在可泵送情況下粗骨料，選用粒徑5—20 mm連續(xù)級(jí)配石子，以減少混凝土收縮變形。使用摻合料，應(yīng)用添加粉煤灰技術(shù)。在混凝土中摻用的粉煤灰不僅能夠節(jié)約水泥，降低水化熱，增加混凝土和易性，而且能夠大幅度提高混凝土后期強(qiáng)度，推移溫升峰值出現(xiàn)時(shí)間。

　　3.1.2 外加劑的使用。采用減水劑，如緩凝高效減水劑;采用膨脹劑，如廣泛使用u型膨脹劑無(wú)水硫鋁酸鈣或硫酸鋁。試驗(yàn)表明，在混凝土添加了膨脹劑之后混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力，可以抵消一部分混凝土的收縮應(yīng)力，這樣，相應(yīng)地提高混凝土抗裂強(qiáng)度。

　　3.2 溫控措施及施工現(xiàn)場(chǎng)控制

　　1) 溫度預(yù)測(cè)分析。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)混凝土配合比和施工中的氣溫氣候情況及各種養(yǎng)護(hù)方案，采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)混凝土施工期溫度場(chǎng)和溫差進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，提供結(jié)構(gòu)沿厚度方向的溫度分布及隨混凝土齡期變化情況，制定混凝土在施工期內(nèi)不產(chǎn)生溫度裂縫的溫控標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)優(yōu)化選擇。

　　2) 混凝土澆筑方案。采用延緩溫差梯度和降溫梯度的措施，在澆筑前經(jīng)詳細(xì)計(jì)算安排分塊、分層澆筑次序、流向、澆筑厚度、寬度、長(zhǎng)度、前后澆筑的搭接時(shí)間;控制混凝土溫度并加強(qiáng)振搗，嚴(yán)格控制振搗時(shí)間，移動(dòng)距離和插入深度，保證振搗密實(shí)，嚴(yán)防漏振和過(guò)振，確保混凝土均勻密實(shí);做好現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào) 組織管理，要有充足的人力、物力、保證施工按計(jì)劃順利進(jìn)行，保證混凝土供應(yīng)，確保不留冷縫;澆筑后對(duì)大體積混凝土表面較厚的水泥漿進(jìn)行必要的處理，一般澆筑后3～4h內(nèi)初步用木長(zhǎng)刮尺刮平，初凝前用鐵滾筒碾壓2遍，再用木抹子搓平壓實(shí)，以控制表面龜裂;混凝土澆灌完后，立即采取有效的保溫措施并按規(guī)定覆蓋養(yǎng)護(hù)。

　　3) 混凝土溫度監(jiān)測(cè)。在混凝土內(nèi)部外部設(shè)置溫度測(cè)點(diǎn)，設(shè)置保溫材料溫度測(cè)點(diǎn)及養(yǎng)護(hù)水溫度測(cè)點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)采集儀自動(dòng)采集并進(jìn)行整理分析。每一測(cè)點(diǎn)的溫度值、各測(cè)位中心測(cè)點(diǎn)與表層測(cè)點(diǎn)的溫差值，作為研究調(diào)整控溫措施的依據(jù)，防止混凝土出現(xiàn)溫度裂縫。

　　4) 為反映溫控效果可在少數(shù)混凝土層中埋設(shè)應(yīng)變計(jì)進(jìn)行溫度應(yīng)力檢測(cè)，應(yīng)變計(jì)沿水平方向布置檢測(cè)水平方向應(yīng)力分量。

　　5) 通水冷卻。采用薄壁鋼管在一些混凝土澆筑分層中埋冷卻水管，冷卻水管使用前進(jìn)行試水，防止管道漏水和阻塞，根據(jù)混凝土內(nèi)部溫度監(jiān)測(cè)，控制冷卻水管進(jìn)水流量及溫度。

　　3.3 構(gòu)造設(shè)計(jì)上對(duì)大體積混凝土采取防裂措施

　　1) 設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)形式，可以減少工程數(shù)量，減低水化熱。如可根據(jù)懸索橋錨碇受力特點(diǎn)，設(shè)計(jì)挖空非關(guān)鍵受力部分混凝土體積，利用土方壓重方案，來(lái)減少混凝土結(jié)構(gòu)體積。

　　2) 充分利用混凝土在基坑有側(cè)限條件，在混凝土中摻加微膨脹劑，使其在基坑約束下形成一定的預(yù)壓力，補(bǔ)償混凝土內(nèi)部溫度 收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力，從而有效的避免混凝土裂縫的產(chǎn)生。

　　3) 大體積混凝土體積龐大，施工周期一般較長(zhǎng)，依據(jù)結(jié)構(gòu)受力情況可合理地確定混凝土評(píng)定驗(yàn)收齡期，打破正常標(biāo)準(zhǔn)28d的評(píng)定驗(yàn)收齡期，改為60d或更多天，評(píng)定驗(yàn)收齡期充分考慮混凝土的后期強(qiáng)度，從而降低設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)，達(dá)到減少混凝土水泥用量降低水化熱的目的。

　　4) 由于邊界存在約束才會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力，采用改善邊界約束的構(gòu)造設(shè)計(jì)，如遇有約束強(qiáng)的巖石類地基、較厚的混凝土墊層等時(shí)，可在接觸面上設(shè)滑動(dòng)層來(lái)減少溫度應(yīng)力。在外約束的接觸面上全部設(shè)滑動(dòng)層，則可大大減弱外約束。

　　5) 還應(yīng)重視合理有益作用，可采取增配構(gòu)造鋼筋。配筋應(yīng)盡可能采用小直徑、小間距，全截面含筋率控制在0.3%～0.5%之間。在混凝土表面增設(shè)金屬擴(kuò)張網(wǎng)等有效措施，有效地提高混凝土抗裂性能。

　　4. 結(jié)束語(yǔ)

　　在控制大體積混凝土溫度裂縫時(shí)既要控制混凝土的內(nèi)外溫差又要防止混凝土表面溫度的突然變化。重視溫度監(jiān)測(cè)，實(shí)際施工中應(yīng)隨時(shí)監(jiān)測(cè)混凝土內(nèi)部溫度和內(nèi)外溫差的變化趨勢(shì)，并據(jù)此來(lái)調(diào)整溫控措施，確保混凝土不開裂。影響大體積混凝土開裂的因素很多，應(yīng)從造成裂縫的各種原因著手，采取全面防治措施，并根據(jù)工程具體情況確定防裂重點(diǎn)。

　　參考文獻(xiàn)：

　　1. 《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》 JGJ55-2002

　　2. 《大體積混凝土施工規(guī)范》GB50496—2009

　　3. 《通用硅酸鹽水泥》GB175—2007

　　4. 《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法》GB/T1346—2001

　　5. 《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)程》GB50204—2002

　　6. 《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》GB50164—92

　　7. 《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》GBJ107—87

　　8. 《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50080—2002

　　9. 《預(yù)拌混凝土》GB/T14902—2003