陳 明

（重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 中國 重慶 402160）

砼結(jié)構(gòu)的裂縫是一個(gè)帶普遍性的技術(shù)問題，雖然結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建立在強(qiáng)度的極限承載力基礎(chǔ)上的，但大多數(shù)工程的使用標(biāo)準(zhǔn)仍是由裂縫寬度控制的。

1 大體積砼裂縫分析

大體積砼施工常見的質(zhì)量問題是溫度裂縫。砼隨著溫度變化而發(fā)生膨脹收縮，成為溫度變形。對于大體積砼施工階段來講，裂縫是由于砼溫度變形而引起的。

大體積砼產(chǎn)生溫度裂縫，是其內(nèi)部矛盾發(fā)展的結(jié)果。矛盾的一方面是溫度變化引起的應(yīng)力和應(yīng)變，另一方面是砼本身的強(qiáng)度和抵抗變形的能力。砼內(nèi)部溫度變化產(chǎn)生變形受到砼內(nèi)部和外部的約束后，將產(chǎn)生很大應(yīng)力。這是導(dǎo)致砼產(chǎn)生裂縫的主要原因。分述如下：

水泥水化熱是大體積砼中主要溫度因素。砼在硬結(jié)過程中，由于水泥的水花作用在初始幾天產(chǎn)生大量的水化熱，砼溫度升高。由于砼導(dǎo)熱不良，體積較大，相對散熱較小，因此形成熱量的積聚，內(nèi)部水化熱不易散失，外部砼散熱較快，水化熱溫升隨著板厚度的增加而增加，砼形成一定的溫度梯度，無論溫升階段，還是溫降階段，砼中心溫度總是高于砼表面溫度。根據(jù)熱脹冷縮的原理，中心部分砼膨脹速率比表面砼大。因此，砼中心與表面各質(zhì)點(diǎn)間的內(nèi)約束以及來自地基及其它外部邊界約束的共同作用，使得砼內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，砼表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)溫度梯度大到一定程度時(shí)，表面拉應(yīng)力超過砼的極限抗拉強(qiáng)度，砼表面就會產(chǎn)生裂縫。在升溫階段，砼未充分硬化，彈性模量小，因此拉應(yīng)力較小，只會引起砼表面裂縫。

隨著水泥水化反應(yīng)的結(jié)束及砼的不斷散熱，大體積砼由升溫階段過渡到降溫階段。溫度降低，砼體積收縮。由于砼內(nèi)部熱量是通過表面向外散發(fā)，降溫階段砼中心部分與表面部分的冷縮程度不同，在砼內(nèi)部產(chǎn)生較大的內(nèi)約束，同時(shí)地基與便捷條件也對收縮的砼產(chǎn)生較大的外束，內(nèi)外約束的作用，使得收縮的砼產(chǎn)生拉應(yīng)力，隨著砼的齡期增長，抗拉強(qiáng)度 Rf（t）增大，彈性模量 E（t）增高，徐變影響減小。 因此降溫收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力σ（t）較大，易在砼中心部位形成較高拉應(yīng)力區(qū)，若此時(shí)的砼拉應(yīng)力σ（t）大于砼此齡期的抗拉強(qiáng)度Rf（t），則大體積砼產(chǎn)生貫穿裂縫。

圖1 抗拉強(qiáng)度及應(yīng)力變化時(shí)間關(guān)系曲線

大體積砼從澆筑到設(shè)計(jì)強(qiáng)度R為止，砼的抗拉強(qiáng)度Rf與引起砼開裂的溫度應(yīng)力σ是隨著時(shí)間變化而變化的，是以時(shí)間t為自變量的函數(shù)，即 Rf（t）、σ（t）。 當(dāng)溫度應(yīng)力 σ2（t）大于砼此齡期的抗拉強(qiáng)度 Rf（t），則砼產(chǎn)生裂縫，裂縫出現(xiàn)在 σ2（t）＞Rf（t）的受拉砼處。 如果通過合理措施控制砼拉應(yīng)力σ1（t）一直小于砼此齡期抗拉強(qiáng)度Rf（t），就能保證此砼不會產(chǎn)生溫度裂縫。見圖1所示。

2 大體積砼裂縫的控制技術(shù)

2.1 砼原材料選用的控制

1）水泥

水泥水化熱是大體積砼的主要溫度因素，因此在選擇水泥時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮選擇水化熱低、凝結(jié)時(shí)間長、收縮小、具有微膨脹的水泥，因?yàn)檫@種水泥在水化膨脹期（1-5d）可產(chǎn)生一定的預(yù)壓應(yīng)力，而在水化后期預(yù)壓應(yīng)力部分抵消溫度徐變應(yīng)力，減少砼內(nèi)的拉應(yīng)力，提高砼的抗裂能力。一般采用品質(zhì)穩(wěn)定強(qiáng)度等級符合要求的低堿硅酸鹽水泥或低堿普通硅酸鹽水泥。

2）細(xì)骨料

細(xì)骨料應(yīng)選用級配合理、質(zhì)地均勻堅(jiān)固、吸水率低、孔隙率小的潔凈天然河砂，不宜選用人工砂、山砂及海砂。砂的平均粒徑宜大于0.5毫米，含泥量不大于5%。選用平均粒徑較大的中、粗砂拌制的砼比采用細(xì)砂拌制的砼可減少用水量10%左右，同時(shí)相應(yīng)減少水泥用量，使水泥水化熱減少，降低砼溫升，從而減少砼收縮。

3）粗骨料

粗骨料應(yīng)選用級配合理、粒形良好、質(zhì)地均勻堅(jiān)固、線膨脹系數(shù)小的潔凈碎石，也可采用碎卵石，不宜采用砂巖碎石。粗骨料的最大公稱粒徑不宜超過鋼筋砼保護(hù)層厚度的2/3，且不得超過鋼筋最小間距的3/4，一般在粒徑5-25毫米之間，含泥量不大于1%。選用粒徑較大、級配良好的石子配制的砼，和易性較好，抗壓強(qiáng)度較高，同時(shí)可以減少用水量及水泥用量，從而使水泥水化熱減少，降低砼溫升。

4）外加劑

在砼中摻高效外加劑，可以改變水泥漿體的流變性能，改變水泥及砼結(jié)構(gòu)，對砼收縮有補(bǔ)償功能，起到改善砼性能的作用。宜選用減水率高、坍落度損失小、適量引氣、摻量低、與低堿水泥適應(yīng)性好的外加劑，適量的外加劑能夠大大改善砼拌和物的經(jīng)時(shí)損失，延緩砼溫升峰值的出現(xiàn)的時(shí)間，減小砼的收縮，提高砼的抗裂性。

5）水

盡可能減少水的用量。水對砼具有雙重作用，水化反應(yīng)離不開水的存在，但多余水貯存于砼體內(nèi)，不僅會對砼的凝膠體結(jié)構(gòu)和骨料與凝膠體間的界面過度區(qū)相的結(jié)構(gòu)發(fā)展帶來影響，而且一旦這些水分損失后，凝膠體體積會收縮，如果收縮產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過界面過度區(qū)相的抗力，就有可能在此界面區(qū)產(chǎn)生微裂縫，降低砼內(nèi)部抵抗拉應(yīng)力的能力。

砼拌合用水采用潔凈的自來水或符合要求的井水，不得采用海水拌合或養(yǎng)護(hù)砼。

2.2 砼澆筑過程的控制

澆注前，對模板、鋼筋和預(yù)埋件進(jìn)行檢查，模板內(nèi)的雜物、積水和鋼筋上的污垢必須清理干凈。砼澆筑時(shí)，為防止砼離析其自由傾落高度不得超過2.0m，砼從汽車泵中直接輸送澆筑時(shí)，砼出口到已澆筑砼面的距離宜為50cm左右。

砼澆筑方法采用整體分層連續(xù)澆筑，不留施工縫，分層厚度為30-50cm。為了使砼不出現(xiàn)冷縫，前后澆筑砼間隔時(shí)間控制在2小時(shí)以內(nèi)。

砼振搗人員要由有豐富的砼施工經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員操作，保證砼的施工質(zhì)量，做到內(nèi)實(shí)外光。振搗時(shí)采用插入式振搗器，垂直振搗，振搗器插入下層砼5-10cm，移動間距不超過振動器作用半徑的1.5倍，與側(cè)模保持5-10cm距離；每一層振動完畢后邊振動邊徐徐提出振動棒，避免振動棒碰撞模板、鋼筋及其它預(yù)埋件。對每一振動部位，必須振動到該部位砼密實(shí)為止，密實(shí)的標(biāo)志是砼停止下沉、不再冒出氣泡、表面呈現(xiàn)平坦、泛漿。

澆筑砼面出現(xiàn)泌水時(shí)，應(yīng)及時(shí)排出，同時(shí)澆筑面四周比中間高，泌水往砼中間集中。

澆筑時(shí)必須有專人監(jiān)護(hù)模板、鋼筋、預(yù)埋件是否變化，如發(fā)現(xiàn)變形、位移時(shí)，立即停止?jié)仓?，并在已澆筑的砼初凝前修好?/p>

3 結(jié)語

大體積砼凝結(jié)硬化過程中釋放的大量水化熱，致使大體積砼水化熱過大或內(nèi)外溫差過大，產(chǎn)生溫度應(yīng)力，造成大體積砼的開裂。有效的施工技術(shù)措施是可以控制大體積砼裂縫產(chǎn)生的，從而提高工程質(zhì)量，保證建筑使用的安全性與穩(wěn)定性。

［1］歐陽凱豐.大體積砼常見裂縫的分析[J].中外建筑,2008(11).

［2］中國鐵道部出版社.最新鐵路工程施工組織設(shè)計(jì)與施工技術(shù)指南及質(zhì)量通病防治使用手冊[Z].

［3］尹建江.預(yù)拌砼質(zhì)量問題及大體積砼施工控制[J].砼,2005(2).

［4］侯君偉.現(xiàn)澆砼建筑結(jié)構(gòu)施工手冊[Z].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003.

［5］3TZ203-2008客貨共線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南[J].