【摘要】随着近年来建设的速度加快，工程质量问题与建设速度的矛盾愈加尖锐，大体积混凝土裂缝问题，也引起了广泛的重视，本文就探讨一下大体积混凝土裂缝产生的原因及其防治措施。
关 键 词：大体积混凝土 温度裂缝 贯通裂缝 温控措施
一、大体积混凝土裂缝类型及裂缝产生原因分析 ：
大体积混凝土结构裂缝主要包括干燥收缩裂缝、塑性收缩裂缝、自身收缩裂缝、安定性裂缝、温差裂缝、碳化收缩裂缝等。影响混凝土收缩的主要因素主要是混凝土中的用水量、水泥用量及水泥品种。混凝土中的用水量和水泥用量越高,混凝土收缩就越大。水泥品种对干缩量及收缩量也有很大的影响,一般中低热水泥和粉煤灰水泥的收缩量较小。自身收缩是混凝土收缩的一个主要来源。自身收缩主要发生在混凝土拌合后的初期。塑性收缩也是大体积混凝土收缩一个主要来源。出现裂缝以后,混凝土体内的水分蒸发进一步加快,于是裂缝迅速扩展。所以在这种情况下混凝土浇筑后需要及早覆盖养生。
温差裂缝。混凝土内部和外部的温差过大会产生裂缝。温差裂缝产生的主要原因是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。温差的产生主要有三种情况:第一种是在混凝土浇筑初期,这一阶段产生大量的水化热,形成内外温差并导致混凝土开裂,这种裂缝一般产生在混凝土浇筑后的升温阶段。另一种是在拆模前后,这时混凝土表面温度下降很快,从而导致裂缝产生。第三种情况是当混凝土内部温度高达峰值后,热量逐渐散发而达到使用温度或最低温度,它们与最高温度的差值即内部温差。这三种温差都会产生裂缝,但最严重的是水化热引起的内外温差。
安定性裂缝。安定性裂缝表现为龟裂,主要是由于水泥安定性不合格而引起。
二、裂缝防治措施：
设计措施。合理设计混凝土配合比。在保证混凝土具有良好工作性的情况下,应尽可能降低混凝土的单位用水量,采用“三低(低砂率、低坍落度、低水胶比)二掺(掺高效减水剂和高性能引气剂)一高(高粉煤灰掺量)”的设计准则,生产出“高强、高韧性、中弹、低热和高抗拉值”的抗裂混凝土。增配构造筋,提高抗裂性能。应采用小直径、小间距的配筋方式,全截面的配筋率应在0.3%～0.5%。避免结构突变产生应力集中。在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。在易裂的边缘部位设置暗梁,提高该部位的配筋率,提高混凝土的极限抗拉强度。在结构设计中应充分考虑施工时的气候特征,合理设置后浇缝,在正常施工条件下,后浇缝间距20～30m,保留时间一般不小于60天。
原材料控制措施。尽量选用低热或中热水泥(如矿渣水泥、粉煤灰水泥),或利用混凝土的后期强度(90d～180d)以降低水泥用量,减少水化热。在条件许可的情况下,应优先选用收缩性小的或具有微膨胀性的水泥。适当掺入粉煤灰。混凝土中掺用粉煤灰后,可提高混凝土的抗渗性、耐久性,减少收缩,降低胶凝材料体系的水化热,提高混凝土的抗拉强度,抑制碱骨料反应,减少新拌混凝土的泌水等。选择级配良好的骨料。骨料在大体积混凝土中所占比例一般为混凝土绝对体积的80%～83%,因此在选择骨料时,应选择线膨胀系数小、岩石弹模较低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料。一般来说,可以选用粒径4mm～40mm的粗骨料,尽量采用中砂,严格控制砂、石子的含泥量(石子在1%以内,砂在2%以内)。控制水灰比在0.6以下。还可以在混凝土中掺缓凝剂,减缓浇筑速度,以利于散热。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆掺加大块石不仅减少了混凝土总用量,降低了水化热,而且石块本身也吸收了热量,使水化热能进一步降低,对控制裂缝有一定好处。适当选用高效减水剂和引气剂,这对减少大体积混凝土单位用水量和胶凝材料用量。
施工方法控制措施。大体积混凝土施工时内部应适当预留一些孔道,在内部通循环冷水或冷气冷却,降温速度不应超过0.5℃～1.0℃/h。对大型设备基础可采用分块分层浇筑(每层间隔时间5d～7d),分块厚度为1.0m～1.5m,以利于水化热散发和减少约束作用。当混凝土浇筑在岩石地基或厚大的混凝土垫层上时,在岩石地基或混凝土垫层上铺设防滑隔离层,底板高低起伏和截面突变处,做成渐变化形式,以消除或减少约束作用。此外,还应加强混凝土的浇灌振捣,提高密实度。尽可能晚拆模,拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上。尽量采用两次振捣技术,改善混凝土强度,提高抗裂性。还可根据具体工程特点,采用UEA补偿收缩混凝土技术。
温度控制措施。混凝土温度和温度变化对混凝土裂缝是极其敏感的。当混凝土从零应力温度降低到混凝土开裂温度时,混凝土拉应力超过了此时的混凝土极限拉应力。因此,通过应降低混凝土内水化热温度和混凝土初始温度,减少和避免裂缝风险。
人工控制混凝土温度的措施对早期因热原因引起的裂缝作用不明显。比如表面保温材料保护可以减少内外温差,但不可避免地招致混凝土体内温度很高,从受约束而导致贯穿裂缝的角度看,是一个潜在恶化裂缝的条件。因为体内热量迟早是要散发掉的。另外人工控制混凝土温度还需注意的问题是防止过速冷却和超冷,过速冷却不仅会使混凝土温度梯度过大,而且早期的过速超冷会影响水泥――胶体体系的水化程度和早期强度,更易产生早期热裂缝。超冷会使混凝土温差过大,引起温差裂缝浇筑时间尽量安排在夜间,最大限度降低混凝土的初凝温度。白天施工时要求在沙、石堆场搭设简易遮阳装置,或用湿麻袋覆盖,必要时向骨料喷冷水。混凝土泵送时,可在水平及垂直泵管上加盖草袋并喷冷水。
三、施工现场的温控监测方式方法：
大体积混凝土浇筑体里表温差、降温速率、环境温度及温度应变的测试，在混凝土浇筑后7天内，每昼夜可不少于24次；以后可按每昼夜6-8次进行测试，入模温度进行测量，每台班不少于2次。大体积混凝土浇筑体内监测点的布置，监测点的布置范围以所选混凝土浇筑体平面图对称轴线的半条轴线为测试区，在测试区内监测点按平面分层布置；在测试区内，监测点的位置与数量可根据温凝土浇筑体内温度场和应力场的分布情况及温控的要求确定，经理论计算基本可以确定温度场和应力场规律的可以将测点沿最不利位置布置；
在基础平面对称轴线上，监测点位宜不少于4处，传感器布置应充分考虑结构的几何尺寸；沿混凝土浇筑体厚度方向，每一点位的测点数量，宜不少于5点；保温养护效果及环境温度监测点数量应根据具体需要确定；混凝土浇筑体的外表温度，应以混凝土外表以内50mm处的温度为准：混凝土浇筑体底面的温度，应以混凝土浇筑体底面上50mm处的温度为准。
测温点的埋设上中下三点，下点离板底100mm，中间点局厚度中间，上点板顶以下100mm，这是垂直步点原则。 由于在养护开始阶段，混凝土温升比较快，在前15天，对混凝土每2个小时测温一次，以后对混凝土每4个小时测温一次。中止测温条件：测温主要控制中心温度与表面温差，表面和大气温差不超过25度，（测量最高温度－最低气温），控制降温梯度一般每天不超3度，至表面温度和大气温度之差小于25℃就可以撤除保温。
四、结束语
大体积混凝土裂缝产生的后果很严重，其裂缝的控制应该非常重视。应该在施工前充分做好施工方案及降温措施，在施工过程中应及时监测，如果出现检测数据异常，应及时采取应急措施，在施工完成后及时覆盖养护，根据天气情况采取相应的措施。
参考文献：
1、《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015
2、《混凝土的结构设计要求规范》GB50010-2018
3、《大体积混凝土施工标准》GB 50496-2018
论文作者:王敏舒
论文发表刊物:《建筑实践》2019年38卷第20期
论文发表时间:2020/1/14
标签：混凝土论文; 裂缝论文; 温差论文; 温度论文; 水化论文; 体积论文; 水泥论文; 《建筑实践》2019年38卷第20期论文;