王超

(中鐵十一局集團(tuán)第一工程有限公司，湖北 襄陽(yáng) 441104)

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)、科技高速發(fā)展的帶動(dòng)下，現(xiàn)代建筑中對(duì)大體積混凝土施工提出了新的任務(wù)與要求，但大體積混凝土結(jié)構(gòu)在結(jié)束澆筑后，水泥的水化熱量很大，水化熱在積聚到混凝土內(nèi)部之后很難揮發(fā)掉，整個(gè)澆筑過程中，混凝土內(nèi)部溫度也會(huì)隨之不斷提升，表面會(huì)快速散熱，進(jìn)而導(dǎo)致內(nèi)外產(chǎn)生極大溫差，給混凝土內(nèi)部帶來一定壓應(yīng)力，外部產(chǎn)生拉應(yīng)力，導(dǎo)致不同程度裂縫的產(chǎn)生。對(duì)此，各施工單位應(yīng)給予足夠重視，加強(qiáng)控制技術(shù)的應(yīng)用研究。

1 大體積混凝土裂縫類型分析

（1）溫度裂縫。這種裂縫在大體積混凝土表面、溫差變化相對(duì)較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的次數(shù)相對(duì)較多?；炷猎诮Y(jié)束澆筑之后，整個(gè)硬化過程中，水泥水化時(shí)會(huì)產(chǎn)生相對(duì)較大的水化熱。再加上混凝土的體積較大，其內(nèi)部的水化熱在聚積起來后很難快速揮發(fā)掉，進(jìn)而導(dǎo)致內(nèi)部溫度迅速上升，而其表面的散熱速度則相對(duì)較快，進(jìn)而導(dǎo)致內(nèi)外溫差的產(chǎn)生。給混凝土內(nèi)部帶來一定壓應(yīng)力，外部產(chǎn)生拉應(yīng)力，導(dǎo)致不同程度裂縫的產(chǎn)生。

（2）收縮裂縫。這類裂縫通常都可以劃分為貫穿裂縫與表面裂縫兩種，且一般呈現(xiàn)的都是網(wǎng)狀、且不規(guī)則分布的狀態(tài)，相對(duì)來講，其裂縫很小，但可能給工程結(jié)構(gòu)性能帶來的影響卻不容忽視。這類裂縫之所以會(huì)產(chǎn)生主要是因?yàn)榇篌w積混凝土在收縮過程中，其內(nèi)部在釋放相應(yīng)熱量的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的溫度梯度收縮應(yīng)力，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土截面產(chǎn)生不同程度的變形、開裂等現(xiàn)象。一般情況下，表面裂縫的產(chǎn)生都是在混凝土成型后的三至四天，這時(shí)的混凝土抗拉強(qiáng)度相對(duì)較小，極易受到收縮應(yīng)力帶來的影響，導(dǎo)致相應(yīng)裂縫的產(chǎn)生。

（3）干縮裂縫。這種裂縫的產(chǎn)生通常都會(huì)受到水泥的成分與用量、集料的性質(zhì)和用量、外加劑的用量等方面的影響。同時(shí)也是混凝土內(nèi)外水分的蒸發(fā)程度存在一定差異，進(jìn)而導(dǎo)致不同變形結(jié)果的產(chǎn)生。再加上外部條件帶來的影響，表面水分的損失通常都很快，再加上其形變較大，而內(nèi)部的變形則相對(duì)較小。受到混凝土內(nèi)部約束,表面干縮變形產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力，進(jìn)而導(dǎo)致不同程度的裂縫產(chǎn)生。

2 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

首先，內(nèi)部水泥水化熱帶來的影響。大體積混凝土的界面通常都比較大，且用量非常多，水泥水化過程中，混凝土溫升作用極為顯著。再加上混凝土的導(dǎo)熱性能比較低，內(nèi)部熱量很難快速散失，而外部則可以通過與周圍環(huán)境的接觸較快散失大部分熱量，所以才會(huì)導(dǎo)致混凝土各個(gè)部位之間不同溫度差、溫度應(yīng)力的產(chǎn)生，其內(nèi)部在產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力之后，混凝土便會(huì)出現(xiàn)不同程度的開裂現(xiàn)象。

其次，結(jié)束混凝土澆筑后帶來的約束作用。對(duì)于大體積混凝土結(jié)構(gòu)來講，其澆筑作業(yè)結(jié)束后，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)功能，以及所處的結(jié)構(gòu)部分各不相同，所以極易受到其他結(jié)構(gòu)部位帶來的約束作用。也正是因?yàn)檫@種不同約束條件帶來的影響，混凝土結(jié)構(gòu)的變形會(huì)是溫差、混凝土線膨脹系數(shù)的乘積。而在混凝土的膨脹系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于混凝土的最高拉伸值之后,就會(huì)導(dǎo)致不同程度裂縫的產(chǎn)生。

最后，混凝土收縮變形方面的原因?；炷恋陌韬纤?，水泥水化只需要其中大約20%的水分，剩下的水分則是要確?；炷猎诰唧w澆筑中可以產(chǎn)生足夠的和易性，剩下的80%的水分往往都是要蒸發(fā)的。進(jìn)而導(dǎo)致混凝土在水泥水化過程中極易出現(xiàn)體積變形的情況，且一般情況下都是收縮變形，只有極少數(shù)才會(huì)產(chǎn)生膨脹變形的情況，由此可見，混凝土出現(xiàn)體積收縮現(xiàn)象的一個(gè)主要原因就是多余水分的蒸發(fā)。而在受到一定約束時(shí)，這種干縮收縮會(huì)產(chǎn)生一定的收縮應(yīng)力。因此，對(duì)于大體積混凝土結(jié)構(gòu)來講，為了避免溫度裂縫的產(chǎn)生，應(yīng)對(duì)其溫度應(yīng)力、整澆長(zhǎng)度做出合理計(jì)算，然后對(duì)溫差和混凝土收縮所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力是否超過混凝土的極限抗拉強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算，以此來為是否要進(jìn)行伸縮縫的預(yù)留研究提供有力參考。

3 大體積混凝土裂縫的控制措施

3．1 合理選材，優(yōu)化配比

首先，要重視、優(yōu)化原材料控制。對(duì)于水泥來講，要著重選擇粉煤灰水泥、大壩水泥等水化熱相對(duì)較低，其凝結(jié)時(shí)間較長(zhǎng)的水泥。然后結(jié)合具體情況開展水泥的水化熱試驗(yàn)，通過加強(qiáng)比較分析，結(jié)合工程實(shí)際情況來對(duì)低水化熱的水泥進(jìn)行擇優(yōu)選?。粚?duì)于粗骨料來講，應(yīng)合理引用5~31.5mm連續(xù)級(jí)配碎石，其中針片狀顆粒的含量不能高于10%，含泥量要合理控制在1%以內(nèi)。而在細(xì)骨料方面，要選擇質(zhì)量相對(duì)較好的中粗河砂，并將含泥量合理控制2%以內(nèi)。對(duì)于細(xì)度模數(shù)應(yīng)結(jié)合具體情況合理控制在2.3~2.7mm。在粉煤灰的選擇上，作為一種優(yōu)質(zhì)的摻合料，粉煤灰的選用上一定要保持一級(jí)，一次來為低燒失量提供有力保障；而對(duì)于水，要盡可能達(dá)到飲用水的標(biāo)準(zhǔn)。外加劑要著重選擇緩凝高效減水劑。

其次，結(jié)合工程特點(diǎn)來對(duì)配比做出合理改善。

一方面，要結(jié)合具體情況，盡可能減少水泥用量。在為混凝土強(qiáng)度提供有力保障的基礎(chǔ)上，盡可能減少水泥用量是當(dāng)前引用最廣泛且最可靠的一項(xiàng)控溫措施，水泥用量要結(jié)合具體情況合理控制在350kgm3；

另一方面，針對(duì)粉煤灰來講，要實(shí)現(xiàn)合理?yè)接谩Ｔ诨炷廉?dāng)中摻入適量的粉煤灰主要是為了其中的部分水泥能夠被取代，進(jìn)而使得水泥用量、水化熱能夠得到有效降低，且可以有效充當(dāng)填充材料。具體用量一般都是水泥用量的30%~40%之間。此外，要注重高效減水劑的有效摻和。對(duì)于混凝土來講，高效減水劑的合理?yè)胶湍軌蛉〉秒p重效果，既可以緩凝混凝土，也能夠使得水化熱峰值得到合理推遲，同時(shí)，混凝土表面溫度梯度也能夠得到盡可能減少。此外，水灰比在此過程中也能夠得到有效降低，最大限度地避免因?yàn)樗冶认鄬?duì)較大而導(dǎo)致塑性收縮的產(chǎn)生。

3．2 完善后期養(yǎng)護(hù)工作

大體積混凝土極易受到太陽(yáng)暴曬和雨水，以及冷空氣等方面的襲擊，進(jìn)而導(dǎo)致表面產(chǎn)生較大的溫度變化，引導(dǎo)不同程度裂縫的產(chǎn)生，所以，必須要重視、完善混凝土的各項(xiàng)養(yǎng)護(hù)工作。在結(jié)束混凝土澆筑之后，應(yīng)結(jié)合具體需求，通過覆蓋物的適當(dāng)增加，進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。同時(shí)，對(duì)于冷卻水的供應(yīng)要給予有力保障，充分重視、不斷完善保溫與保濕養(yǎng)護(hù)工作，以此來將內(nèi)外溫差控制在合理范圍之內(nèi)。此外，對(duì)于內(nèi)部、表面測(cè)溫點(diǎn)的設(shè)置，應(yīng)重視溫度觀測(cè)的合理增加，且要實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝澆筑后溫度情況的時(shí)刻了解，實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土溫差變化的準(zhǔn)確把握，從而將混凝土內(nèi)外溫差有效控制在25℃以內(nèi)。

3．3 重視冷卻水降溫

在混凝土內(nèi)部可以進(jìn)行冷卻水管的布置，鐵管大小要結(jié)合實(shí)際情況給予合理控制。在混凝土終凝之后，可以通過冷卻水的循環(huán)來促使混凝土內(nèi)部溫度得到有效降低，進(jìn)而使得內(nèi)外溫差得到合理控制。

同時(shí)，還可以在混凝土內(nèi)部進(jìn)行測(cè)溫點(diǎn)的合理布置，進(jìn)行測(cè)溫傳感器的埋設(shè)。基于測(cè)溫點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土內(nèi)部各個(gè)測(cè)點(diǎn)溫度具體變化的合理掌握，以確保可以實(shí)現(xiàn)對(duì)冷卻水流量的及時(shí)有效調(diào)整，進(jìn)而使得混凝土內(nèi)外溫差能夠合理控制在25℃以內(nèi)。結(jié)合冷卻水自較熱中心區(qū)向邊區(qū)流動(dòng)原則，在與混凝土中心處較近的位置來進(jìn)行進(jìn)水管口的合理設(shè)置，然后將出水管口合理設(shè)置在混凝土邊區(qū)的位置。進(jìn)出水管口都要合理引出混凝土頂面以上。同時(shí)還要注意與每層水管的垂直進(jìn)出水口錯(cuò)開，結(jié)合實(shí)際情況合理調(diào)節(jié)水管流量的水閥、測(cè)流量設(shè)置在出水口的位置。

在進(jìn)行冷卻水管的安裝時(shí)，對(duì)于鋼筋骨架、支撐析架的固定牢靠性應(yīng)給予充分保障，避免混凝土澆筑過程中，水管因?yàn)樽冃位蛘呤敲撀涠鴮?dǎo)致漏水、堵水現(xiàn)象的產(chǎn)生，同時(shí)還要做好各項(xiàng)通水試驗(yàn)，在混凝土終凝之后，才可以進(jìn)行通水循環(huán)。此外，還要及時(shí)引用溫度計(jì)來進(jìn)行進(jìn)出口水溫的測(cè)量，結(jié)合工程具體情況，對(duì)水管流量，以及進(jìn)出水的溫差做出合理控制，為水溫、混凝土內(nèi)部溫差可以有效控制在20℃以內(nèi)提供有力保障。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，大體積混凝土施工中，因?yàn)槲锢?、化學(xué)屬性而產(chǎn)生不同程度的裂縫，不僅會(huì)給各事故環(huán)節(jié)產(chǎn)生質(zhì)量問題，也會(huì)在不同方面給工程結(jié)構(gòu)帶來不利影響。大體積混凝土的屬性雖然屬于客觀存在，但通過各類先進(jìn)技術(shù)的科學(xué)引用、對(duì)材料配比的合理控制，對(duì)一系列約束條件的合理改善等措施，可以盡可能減少各種裂縫產(chǎn)生的機(jī)率，最大限度地避免各種損失的產(chǎn)生，結(jié)合具體情況，科學(xué)引用各種先進(jìn)技術(shù)來有效控制裂縫。