王澤楷

西安建筑科技大學(xué)土木工程學(xué)院 陜西 西安 710055

1 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生機理分析

大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因可以分為兩種：①由于外部荷載作用而產(chǎn)生的裂縫，主要是由地基不均勻沉降和大體積混凝土結(jié)構(gòu)的澆筑物產(chǎn)生荷載造成的。②因內(nèi)部變形而產(chǎn)生的裂縫，這種裂縫可以分為兩類，一類是混凝土塑性收縮裂縫，主要是由混凝土原材料（如水泥的化學(xué)反應(yīng)引起收縮變形）的性質(zhì)產(chǎn)生的；另一類是溫度裂縫，溫度裂縫是大體積混凝土裂縫產(chǎn)生機理的重點研究對象。大體積混凝土施工過程中，混凝土中膠凝材料不斷水化而產(chǎn)生大量的熱量，混凝土本身為熱的不良導(dǎo)體[1]，內(nèi)部熱量很難傳輸?shù)奖砻?，但表面與環(huán)境相接觸，散熱較快，所以大體積混凝土內(nèi)部溫度（一般達到60～70℃）要比表面溫度高很多，從而在某一斷面上形成較大的內(nèi)外溫差，使混凝土內(nèi)部受熱膨脹產(chǎn)生壓應(yīng)力，外部收縮形成拉應(yīng)力；并且在混凝土溫升峰值過后的降溫過程中，內(nèi)部溫度降溫速率比表面慢，形成內(nèi)外溫差產(chǎn)生一定收縮，加之表面水分散失，使收縮增加，收縮受到外部約束條件后形成拉應(yīng)力[2]。另外，單方混凝土水泥用量過多也是造成混凝土收縮裂縫的重要原因，在低溫階段應(yīng)控制拆模時間。

2 大體積混凝土裂縫防治措施

2.1 設(shè)計階段的防治措施

大體積混凝土的設(shè)計強度等級宜為C25～C50。在實際設(shè)計中，宜盡量采用C25～C40的混凝土，因為C40以上的混凝土絕熱溫升較大，控制溫度較難；同時應(yīng)合理設(shè)置施工縫，合理設(shè)定溫控指標(biāo)。

2.2 施工階段的防治技術(shù)措施

（1）混凝土的溫控指標(biāo)?；炷翝仓瓿珊螅O(jiān)測控制標(biāo)準(zhǔn)如下：①混凝土里表溫差不得大于25℃；②混凝土表面與大氣溫差不得大于20℃；③混凝土冷卻水管入水溫度與混凝土內(nèi)部最大溫差不得大于25℃；④混凝土澆筑體的日降溫速率宜控制在2.0℃以內(nèi)；⑤拆除保溫覆蓋時混凝土澆筑體的表面溫度與大氣溫度的溫度梯度不得大于20℃。

（2）水泥的選擇。應(yīng)優(yōu)先選擇水化熱偏低、凝結(jié)時間長、后期強度高的硅酸鹽水泥，如礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥等。這樣有利于混凝土結(jié)構(gòu)的溫度梯度控制，從而減少溫度裂縫出現(xiàn)的概率[3]。

（3）骨料的選擇。粗骨料的粒徑宜為5.0mm～31.5mm，并應(yīng)連續(xù)級配，且應(yīng)采用非堿活性骨料。在相同條件下，碎石比卵石能為混凝土提供更高的強度和抗裂性能。在水灰比相同的情況下，級配良好的石子能夠減少水泥的用量，降低大體積混凝土的絕熱溫升。

（4）優(yōu)化混凝土配合比。研究表明[3]，混凝土拌和物，澆注時坍落度宜控制在（160±20）mm，水泥用量宜控制在230～450kg/m3；拌和水用量不宜大于190kg/m3；粉煤灰摻量不宜超過水泥用量的40%；礦渣粉的摻量不宜超過水泥用量的50%以上；砂率宜為38%～45%；拌和物泌水量宜小于10L/m3；兩種摻和料的總量不宜大于混凝土中水泥重量的50%；水膠比不宜大于0.55?；炷僚浜媳葢?yīng)通過計算和試配確定，對泵送混凝土還應(yīng)進行泵送試驗。

（5）外加劑的選擇。混凝土的外加劑可分為減水劑、膨脹劑和泵送劑等。合理使用外加劑，不僅能改善混凝土的泵送性能，還可以降低水泥的水化熱，達到節(jié)約水泥用量，降低施工成本的目的。利用MgO的膨脹產(chǎn)生的化學(xué)應(yīng)力來補償大體積混凝土的溫度收縮應(yīng)力，在各大工程得到成功的應(yīng)用，應(yīng)加快推廣MgO膨脹劑的使用。

（6）混凝土的澆筑工藝。常見的降低混凝土溫升的措施，可細(xì)分為跳倉澆筑法和分層澆筑法。①跳倉澆筑法是依據(jù)混凝土在澆筑的5～10d期間，混凝土的性能還處于尚未穩(wěn)定的狀態(tài)，同時也沒有達到終凝的狀態(tài)，在這個階段混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力會比較容易地釋放出來，具有“抗與放”的特性。雖然跳倉法的應(yīng)用效果十分顯著，但是當(dāng)大體積混凝土澆筑面大于40m2時，則不可采用此方法進行施工，而應(yīng)當(dāng)直接對鋼筋、預(yù)應(yīng)力、混凝土等施工階段進行控制，以此來實現(xiàn)裂縫的防治。②分層澆筑法包含推移式連續(xù)澆筑法和整體分層法。推移式連續(xù)澆筑法適用于平面尺寸和厚度較大的結(jié)構(gòu)物的澆筑；整體分層法適用于實體厚度不超過2m、結(jié)構(gòu)尺寸較大、混凝土澆筑量大且澆筑綜合能力有限的大體積混凝土施工工程。采用分層法澆筑時，應(yīng)根據(jù)所用振搗器的作用深度和混凝土的和易性確定其澆筑層的厚度。

（7）混凝土的振搗。混凝土在澆筑過程中，應(yīng)及時振搗。在振搗時，應(yīng)遵循的原則是：快插慢拔。插點的間距控制在50cm左右。在振搗兩層混凝土交接面時，應(yīng)插入下層5cm左右，振搗時間宜為10～30s，以商品混凝土泛漿和不冒氣泡為準(zhǔn)，做到不漏振、不欠振、不超振。為減少裂縫的產(chǎn)生，對混凝土進行二次振搗很有必要。

（8）及時進行保溫保濕養(yǎng)護。澆筑完成后10～12h，要對初凝前的混凝土及時進行保溫保濕養(yǎng)護，可以采用塑料薄膜和30mm厚擠塑板進行覆蓋養(yǎng)護，保濕養(yǎng)護持續(xù)時間不得小于14d，并應(yīng)對澆筑完畢初凝前的混凝土進行噴霧養(yǎng)護。目前，在大體積混凝土出現(xiàn)的裂縫中，很大一部分是“收縮裂縫”，這與不重視混凝土養(yǎng)護也是分不開的。

3 結(jié)束語

混凝土是一種技術(shù)經(jīng)濟性突出的基礎(chǔ)性材料，已成為土木工程大量使用的主體建筑材料，裂縫問題不可避免。但隨著對新材料、混凝土制備新技術(shù)、混凝土澆筑新工藝等各方面的不斷創(chuàng)新研究、專業(yè)化施工水平的不斷提高以及對大體積混凝土溫度裂縫控制機理與應(yīng)用方法的深入研究，必將會使大體積混凝土結(jié)構(gòu)中的裂縫狀況得到有效抑制并不斷好轉(zhuǎn)。