王嘉

摘要：大體積的混凝土開(kāi)裂之后，它的性能和原狀態(tài)的混凝土差別很大，尤其是在耐久性方面的差別，混凝土滲透反過(guò)來(lái)會(huì)促使混凝土進(jìn)一步惡化，嚴(yán)重影響了結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期安全和耐久運(yùn)行。裂縫大多在早期產(chǎn)生，探討裂縫產(chǎn)生的原因和防止裂縫出現(xiàn)是十分重要的。本文通過(guò)分析大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因和類(lèi)型，分別從不同環(huán)節(jié)提出了預(yù)防裂縫的綜合措施。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土，裂縫，分析，控制方法

大體積混凝土和普通混凝土相比，除了具有普通混凝土的強(qiáng)度、剛度和整體性以及耐久性之外，主要就是如何控制溫度變形裂縫的發(fā)生和開(kāi)展。在施工過(guò)程中大體積混凝土開(kāi)裂是常見(jiàn)病害，在施工時(shí)應(yīng)盡可能采取有效措施防止裂縫產(chǎn)生，確保結(jié)構(gòu)盡可能沒(méi)有裂縫，或者減少裂縫的數(shù)量和寬度，尤其注意要避免有害裂縫的出現(xiàn)，確保工程的質(zhì)量。[1]

一、 大體積混凝土裂縫的主要類(lèi)型和原因

（一） 干縮裂縫

在實(shí)際工程中，干縮裂縫是最常見(jiàn)的。在收縮種類(lèi)中，塑性收縮和縮水收縮是導(dǎo)致混凝土體積變形的主要原因，另有自生收縮和炭化收縮。混凝土的干縮主要跟混凝土的水灰比、水泥成分、水泥的用量、集料的性質(zhì)和用量、外加劑的用量等有關(guān)。混凝土收縮是混凝土內(nèi)部水分蒸發(fā)程度不同導(dǎo)致的結(jié)果；混凝土受到外部的條件影響，其表面的水分損失過(guò)快，變形較大，內(nèi)部濕度變化較小變形較小，混凝土內(nèi)部約束較大的表面干縮變形，裂縫因較大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生。相對(duì)濕度越低，水泥漿體干縮越大，越易產(chǎn)生裂縫。干縮裂縫多在混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)束后一段時(shí)間或者澆筑完一周后產(chǎn)生。[2]

干縮裂縫多是表面性的平行線狀或者網(wǎng)狀淺細(xì)裂縫，寬度為0.05mm~0.2mm，平面部位多在大體積混凝土中出現(xiàn)，在較薄的梁板中裂縫多沿其短向分布。混凝土的抗?jié)B性會(huì)受到干縮裂縫的影響，導(dǎo)致鋼筋腐蝕影響混凝土的耐久性，在水壓力下產(chǎn)生水力劈裂，混凝土的承載力受到影響。

（二） 塑性收縮裂縫

混凝土塑性收縮開(kāi)裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結(jié)時(shí)間、環(huán)境溫度、風(fēng)速、相對(duì)濕度等等，這與混凝土的泌水有關(guān)。泌水是混凝土澆筑搗實(shí)之后在沒(méi)有凝結(jié)硬化之前，混凝土的澆筑面上出現(xiàn)一層清水或者有水從模版縫里滲出的現(xiàn)象，原因是水的密度比其它混凝土拌合物的組分密度要小。[3]

在大風(fēng)天或者干熱天中容易出現(xiàn)塑性收縮裂縫，裂縫一般是中間寬，兩端細(xì)，長(zhǎng)短不一，互不連貫。好發(fā)部位是混凝土板或者比表面積較大的墻面。裂縫短的可為20~30cm，長(zhǎng)的可為2m~3m，寬度一般為1mm~5mm。外觀上可以分為無(wú)規(guī)則網(wǎng)絡(luò)狀和略有規(guī)則的斜紋狀或者能反映混凝土布筋情況和混凝土構(gòu)件截面變化等規(guī)則的形狀，深度為3~10cm,，一般不會(huì)延伸到混凝土板的邊緣。

（三） 沉陷裂縫

沉陷裂縫產(chǎn)生的原因是地基土質(zhì)不勻、松軟，或者因回填土不實(shí)導(dǎo)致不均勻沉降。模板剛度不足，模板支撐間距多大或底部松動(dòng)也會(huì)導(dǎo)致沉陷裂縫。冬季是沉陷裂縫的多發(fā)季節(jié)，凍土上有模板，凍土化凍之后不均勻沉降，導(dǎo)致裂縫在混凝土結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生。裂縫多為深進(jìn)或貫穿性，沉陷情況決定了它的走向情況，發(fā)展方向和地面呈30~40°角。大的沉陷裂縫會(huì)有錯(cuò)位現(xiàn)象，裂縫寬度和沉降量成正比，沉陷裂縫的穩(wěn)定性取決于地基變形的穩(wěn)定性。

（四） 溫度裂縫

水泥水化時(shí)會(huì)有大量的熱量產(chǎn)生，每米混凝土用350~559kg/m3水泥來(lái)計(jì)算，那么將會(huì)釋放17500~27500kj的熱量。這些熱量釋放之后會(huì)使混凝土內(nèi)部的溫度升高，一般升高范圍是35℃，澆筑溫度為28℃時(shí)混凝土內(nèi)部溫度可達(dá)到65℃左右。在不采取有效的降溫措施的情況下，混凝土內(nèi)部溫度可以更高。澆筑后3~5d是混凝土內(nèi)部溫度達(dá)到最高點(diǎn)的時(shí)間?；炷恋闹行臏囟雀?，表面溫度低，這是因?yàn)槠鋬?nèi)部和表面的散熱條件不同，這樣形成了一個(gè)溫度梯度，導(dǎo)致溫度變形和溫度應(yīng)力?；炷恋目估瓘?qiáng)度是有限的，一旦溫度應(yīng)力超過(guò)抗拉強(qiáng)度的閾值時(shí)，混凝土就會(huì)產(chǎn)生裂縫。[4]

（五） 施工冷縫

大體積的混凝土的澆筑量很大，分層澆筑時(shí)，混凝土的初凝之前沒(méi)有實(shí)現(xiàn)前后分層澆筑的間隔，受到惡劣天氣的影響，導(dǎo)致混凝土的澆筑不連續(xù)而有冷縫出現(xiàn)。

（六） 鋼筋腐蝕引起的裂縫

混凝土的質(zhì)量較差時(shí)或者厚度不足的時(shí)候，混凝土的保護(hù)層會(huì)受到二氧化碳的腐蝕炭化到鋼筋的表面。鋼筋混凝土周?chē)膲A度降低，或者氯化物介入導(dǎo)致鋼筋周?chē)穆入x子含量較高，鋼筋表面的氧化膜因此受到破壞，鋼筋中的鐵離子與混凝土中的氧氣和水分發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生的腐蝕物氫氧化鐵的體積是原來(lái)的2~4倍，這使得腐蝕物對(duì)周?chē)幕炷廉a(chǎn)生了膨脹應(yīng)力，混凝土的保護(hù)層因此開(kāi)裂、剝離，在鋼筋的縱向上生成裂縫，并且混凝土的表面有銹跡滲出。因?yàn)楦g的原因?qū)е落摻畹挠行嗝婷娣e減小，鋼筋和混凝土的捏裹力削弱，其結(jié)構(gòu)的承載力下降。并且有其他形式的裂縫被誘發(fā)的可能，最后導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞。

二、 裂縫的控制方法

（一） 溫差控制

大體積混凝土凝結(jié)時(shí)熱量散發(fā)慢，水化熱導(dǎo)致內(nèi)外溫差過(guò)大，這就會(huì)引起裂紋，所以溫差控制在施工過(guò)程中是十分必要的。選擇合適的水泥品種，降低水泥的用量。內(nèi)外溫差包括兩層含義，一是混凝土內(nèi)部和表面的溫差，二是混凝土表面和自然溫度之間的溫差。經(jīng)大量資料證明溫差為30℃時(shí)混凝土的質(zhì)量可以得到確保。

（二） 保溫控制

在混凝土澆筑到標(biāo)高后用塑料薄膜覆蓋，再加鋪3層草袋，這樣做有兩種作用，一是減少混凝土水分蒸發(fā)，避免其表面裂紋。二是減小溫差。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況溫差應(yīng)該控制在25℃以下，入模溫度35℃以下。

（三） 設(shè)計(jì)措施

增配可以抗裂的構(gòu)造筋，采用小直徑、小間距、全截面的配筋率在0.3~0.5%之內(nèi)。避免薄弱環(huán)節(jié)受到集中應(yīng)力作用，在薄弱環(huán)節(jié)采用加強(qiáng)措施?？梢栽O(shè)置暗梁于易裂部位邊緣，使該部位的配筋率提高。氣候特征也是設(shè)計(jì)時(shí)需要充分考慮的因素之一，后澆縫的設(shè)置要合理，一般間距為20~30m，保留時(shí)間不低于60天。[5]

（四） 施工措施

對(duì)混凝土原材料的控制要嚴(yán)格化，低水化熱的水泥是最佳選擇，另外要選擇含泥量少的粗細(xì)骨料。對(duì)混凝土的集料比進(jìn)行細(xì)致分析，做好混凝土水灰比的控制工作，降低混凝土的坍落度，塑化劑和減少劑的摻加量要合理。夜間是澆筑進(jìn)行的最佳時(shí)間，這樣可以把初凝溫度最大限度地降低。白天施工要有遮陽(yáng)措施，如搭建簡(jiǎn)易帳篷等，或者覆蓋陰濕麻袋，某些情況下可以向骨料噴冷水?；炷恋牟鹉r(shí)間可以盡量往后拖，混凝土表面溫度在拆模后下降范圍不能超過(guò)15℃。振搗時(shí)采用二次振搗，這樣可以增強(qiáng)混凝土的抗裂性，提高其強(qiáng)度?；炷猎谶\(yùn)輸和泵送時(shí)做好降溫工作，嚴(yán)格控制混凝土的出料溫度，做好混凝土的及時(shí)養(yǎng)護(hù)工作。[6]

（五） 鋼筋布置

為控制溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力，可在設(shè)計(jì)底板時(shí)采用“井”字鋼筋暗梁方案，這樣有多層鋼筋分布在上下部位，中間也有根據(jù)混凝土厚度按一定間距設(shè)置的鋼筋網(wǎng)。

（六） 加強(qiáng)技術(shù)管理

對(duì)于原材料的檢驗(yàn)、試驗(yàn)工作要抓緊，嚴(yán)格按照方案施工，做到分工明確細(xì)化，責(zé)任追溯到個(gè)人。監(jiān)測(cè)工作也要做好，應(yīng)該定時(shí)檢查并且對(duì)結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)記錄。采取預(yù)先措施防止可能出現(xiàn)的冷縫發(fā)生，加強(qiáng)預(yù)測(cè)變截面施工前的各種問(wèn)題，切實(shí)按照施工方案進(jìn)行施工。

三、 結(jié)語(yǔ)

大體積混凝土的作用有利有弊，一方面它可以提供較為安全的支撐給現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)，另一方面它本身存在著出現(xiàn)裂縫的安全隱患。所以我們必須在實(shí)踐中加大對(duì)大體積混凝土結(jié)構(gòu)特性的重視程度，采取針對(duì)性的技術(shù)措施來(lái)解決設(shè)計(jì)和施工中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，那么可以有效避免裂縫的產(chǎn)生，也可以將建筑的壽命延長(zhǎng)到最大限度。在幾個(gè)工程的實(shí)踐過(guò)程中，我們嚴(yán)格按照施工方案生產(chǎn)取得了一些較好的成果，達(dá)到了控制裂縫出現(xiàn)的目的，因此我們認(rèn)為：嚴(yán)格控制混凝土的配合比，防止大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的關(guān)鍵是原材料的質(zhì)量檢驗(yàn)和保溫措施。鋼筋的配筋率、施工方案和外加劑的摻加也是影響裂縫出現(xiàn)的重要因素。嚴(yán)格照施工方案施工，增強(qiáng)每個(gè)施工人員的責(zé)任意識(shí)是必不可少的。

參考文獻(xiàn):