大體積混凝土裂縫控制綜述

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摘   要：簡(jiǎn)述大體積砼裂縫產(chǎn)生的原因，裂縫預(yù)測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)控制，材料選擇，砼的養(yǎng)護(hù)。
    關(guān)鍵詞：大體積砼 溫度裂縫 沉縮裂縫 裂縫預(yù)測(cè) 裂縫控制 砼施工 

    前言
    隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中大體積砼越來(lái)越多，工程實(shí)踐證明，大體積砼施工難度比較大，砼產(chǎn)生裂縫的機(jī)率較多，稍有差錯(cuò)，將會(huì)造成無(wú)法估量的損失。為了降低經(jīng)濟(jì)損失，我們要減少和控制裂縫的的出現(xiàn)。
    從裂縫的形成過(guò)程可以看到，砼特別是大體積砼之所以開(kāi)裂，主要是砼所承受的拉應(yīng)力和砼本身的抗拉強(qiáng)度之間的矛盾發(fā)展的結(jié)果。因而為了控制大體積砼裂縫，就必須盡最大可能提高砼本身抗拉強(qiáng)度性能和降低抗應(yīng)力（特別是溫度應(yīng)力）這兩方面綜合考慮。抗拉強(qiáng)度主要決定于砼的強(qiáng)度等級(jí)及組成材料，要保證抗拉強(qiáng)度關(guān)鍵在于原材料的優(yōu)選和配合比的優(yōu)化（砼強(qiáng)度等級(jí)設(shè)計(jì)已經(jīng)確定），由于砼選用地材，從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)考慮，原材料優(yōu)化的空間相對(duì)較小，所以降低拉應(yīng)力是控制砼裂縫的有效途徑，而降低拉應(yīng)力主要通過(guò)減少溫度應(yīng)力和沉縮應(yīng)力來(lái)控制溫度裂縫和沉縮裂縫。
    一、溫度裂縫
    1、溫度裂縫產(chǎn)生的主要原因：一是由于溫差較大引起的，砼結(jié)構(gòu)在硬化期間水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，使砼表面和內(nèi)部溫差較大，砼內(nèi)部膨脹高于外部，此時(shí)砼表面將受到很大的拉應(yīng)力，而砼的早期抗拉強(qiáng)度很低，因而出現(xiàn)裂縫。這種溫差一般僅在表面處較大，離開(kāi)表面就很快減弱，因此裂縫只在接近表面的范圍內(nèi)發(fā)生，表面層以下結(jié)構(gòu)仍保持完整。二是由結(jié)構(gòu)溫差較大，受到外界的約束引起的，當(dāng)大體積砼澆筑在約束地基（例如樁基）上時(shí)，又沒(méi)有采取特殊措施降低，放松或取消約束，或根本無(wú)法消除約束，易發(fā)生深進(jìn)，直至貫穿的溫度裂縫。
    2、溫度裂縫形成的過(guò)程：一般（人為）分為三個(gè)時(shí)期：一是初期裂縫--就是在砼澆筑的升溫期，由于水化熱使砼澆筑后2-3天溫度急劇上升，內(nèi)熱外冷引起“約束力”，超過(guò)砼抗拉強(qiáng)度引起裂縫。二是中期裂縫--就是水化熱降溫期，當(dāng)水化熱溫升到達(dá)峰值后逐漸下降，水化熱散盡時(shí)結(jié)構(gòu)物的溫度接近環(huán)境溫度，此間結(jié)構(gòu)物溫度引起“外約束力”，超過(guò)砼抗拉強(qiáng)度引起裂縫。三是后期裂縫，當(dāng)砼接近周圍環(huán)境條件之后保持相對(duì)穩(wěn)定，而當(dāng)環(huán)境條件下劇變時(shí)，由于砼為不良導(dǎo)體，形成溫度梯度，當(dāng)溫度梯度較大時(shí)，砼產(chǎn)生裂縫。
    3、溫度控制：溫度裂縫的產(chǎn)生一般是不可避免的，重要的是如何把其控制在規(guī)范允許的范圍之內(nèi)，要進(jìn)行有效的控制，就必須進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)，以保證控制的準(zhǔn)確性。對(duì)溫度應(yīng)力的控制現(xiàn)場(chǎng)一般是進(jìn)行溫控。在澆筑砼時(shí)，采用溫度傳感片和測(cè)溫儀，從澆筑開(kāi)始測(cè)溫（包括入模溫度，環(huán)境溫度），并及時(shí)抹壓（特別是初凝前）和保溫保濕養(yǎng)護(hù)。澆筑完后根據(jù)溫控指標(biāo)，及時(shí)調(diào)整保溫保濕養(yǎng)護(hù)條件。
    溫度影響系數(shù)受多種因素影響，其中溫度、濕度、散熱界面（土、空氣等），初凝時(shí)間、風(fēng)速、溫差等影響較大，特別是風(fēng)速和溫差較大時(shí)，溫度影響系數(shù)?大大降低，最高溫升將降低，這與我們的實(shí)測(cè)結(jié)果是相吻合的。但為防止降溫過(guò)快，形成大的溫度梯度，夏季選用蓄水養(yǎng)護(hù),秋冬季加蓋草袋、海綿如果工地氣候風(fēng)大、干燥特征拆模后及時(shí)采取防風(fēng)，保溫措施，并及時(shí)回填土，結(jié)果證明這些方法對(duì)溫度影響系數(shù)的改變是非常有用的，事實(shí)表明控制也是非常成功的。
    二、沉縮裂縫
    當(dāng)然砼沉縮裂縫在大體積砼（特別是泵送大流態(tài)砼）施工中也是非常多的。主要原因是振搗不密實(shí)，沉實(shí)不足，或者骨料下沉，表層浮漿過(guò)多，砼澆筑后，沒(méi)有及時(shí)抹壓實(shí)（特別是初凝前的二次拌壓），且表面覆蓋不及時(shí)，受風(fēng)吹日曬，表面水份散失快，產(chǎn)生干縮，砼早期強(qiáng)度又低，不能抵抗這種變形而導(dǎo)致開(kāi)裂。
    在施工中采用緩凝型泵送劑，延緩砼的凝結(jié)硬化速度，充分利用外加劑（特別是緩凝劑）的特性，適時(shí)增加抹加次數(shù)，消除表面裂縫（特別是沉縮裂縫和初期溫度裂縫），特別是初凝前的抹壓，這對(duì)消除表有效的。
    三、 保證大體積混凝土質(zhì)量的措施 
    1、選擇合適水泥和嚴(yán)格控制水泥用量 
    優(yōu)先采用525R普通水泥，425R普通水泥等高標(biāo)號(hào)水泥，以減少水泥用量。選用低熱水泥，減少水化熱，降低混凝土的溫升值。并盡量選用后期強(qiáng)度（90或120天），降低水泥量，并延緩峰值。在滿足設(shè)計(jì)和混凝土可泵性的前提下，將425R水泥用量控制在450kg／m3，525R水泥用量控制在360kg／m3。以降低砼最高溫升，降低砼所受的拉應(yīng)力。
    2、嚴(yán)格控制骨料級(jí)配和合泥量 
    選用10.40mm連續(xù)級(jí)配碎石(其中10.30mm級(jí)配含量65％左右)，細(xì)度模數(shù)2.80-3.00的中砂(通過(guò)0．315n凹篩孔的砂不少于15％，砂率控制在40％-45％)。砂、石含泥量控制在1％以內(nèi)，并不得混有有機(jī)質(zhì)等雜物，杜絕使用海砂。
    3、選擇適當(dāng)外加劑  
    可根據(jù)設(shè)計(jì)要求，混凝土中摻加一定用量外加劑，如防水劑、膨脹劑、減水劑、緩凝劑等外加劑。外加劑中糖鈣能提高混凝土的和易性，使用水量減少20％左右，水灰比可控制在0.55以下，初凝延長(zhǎng)到5h左右。