大體積混凝土濕度裂縫產生的原因及控制對策
摘要:本文針對大體積混凝土的性質特點，分析產生溫度裂縫的原因，根據施工經驗提出了一些有效的控制對策。
關鍵詞:大體積混凝土；溫度裂縫；產生原因；控制對策
隨著我國國民經濟的發(fā)展，國家綜合實力的壯大，以及工業(yè)化進程發(fā)展需要，一些大型混凝土結構物越來越多的呈現(xiàn)在了我們的祖國大地上，這些大型鋼筋混凝土在施工中的裂縫如果處理不好會嚴重影響工程質量，造成許多經濟、社會和環(huán)境問題。開裂問題是在工程建設中帶有一定普遍性的技術問題，裂縫一旦形成，特別是基礎貫穿裂縫出現(xiàn)在重要的結構部位，危害極大，它會降低結構的耐久性，削弱構件的承載力，同時會可能危害到建筑物的安全使用。所以如何采取有效措施防止大體積混凝土的開裂，是一個值得關注的問題
大體積混凝土開裂后，其性能與原狀混凝土性能相差很大，尤其是對耐久性(滲透性)的影響更大，而混凝土滲透反過來又會加速和促使混凝土的進一步惡化，嚴重影響結構的長期安全和耐久運行。大體積混凝土結構的施工技術和施工組織都較復雜，施工時應十分慎重，否則易出現(xiàn)質量事故，造成不必要的損失。組織大體積混凝土結構施工，在模板、鋼筋和混凝土工程方面有許多技術問題要逐個解決。為此，筆者結合近幾年來在大體積混凝土施工中的一些淺薄的經驗和工程技術人員交流。
一、大體積混凝土的特點
混凝土結構以其材料廉價物美、施工方便、承載力大、可裝飾強的特點，日益受到人們的歡迎，于是大體積混凝土逐漸成為構成大型設施或構筑物主體的重要組成部分。所謂大體積混凝土，一般理解為尺寸較大的混凝土。大體積混凝土是指混凝土結構中實體最小尺度大于或等于1m3部位所用的混凝土。其特點是：結構厚實，混凝土量大，工程條件復雜（一般都是地下現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構），施工技術要求高，水泥水化熱較大（預計超過25度），易使結構物產生溫度變形。大體混凝土除了最小斷面和內外溫度有一定的規(guī)定外，對平面尺寸也有一定限制。因為平面尺寸過大，約束作用所產生的溫度力也愈大，如采取控制溫度措施不當，溫度應力超過混凝土所能承受的拉力極限值時，則易產生裂縫。
二、大體積混凝土裂縫產生的原因
裂縫產生的原因可分為兩類：一是結構型裂縫，是由外荷載引起的，包括常規(guī)結構計算中的主要應力以及其他的結構次應力造成的受力裂縫。二是材料型裂縫，是由非受力變形變化引起的，主要是由溫度應力和混凝土的收縮引起的。
大體積混凝土施工階段產生的溫度裂縫，是其內部矛盾發(fā)展的結果。一方面溫度變化引起的應力和應變；另一方面是混凝土自身的強度和抵抗變形的能力。混凝土溫度變化產生的變形受到混凝土內部或外部的約束后，將會產生很大的壓力，一旦溫度應力超過混凝土能承受的抗拉強度時，即會出現(xiàn)裂縫。水泥在水化過程中要發(fā)出一定的熱量，而大體積混凝土結構物一般斷層較厚，水泥發(fā)生的熱量聚集在結構物內部不易散失。通過平常施工中的測試和試驗對比，水泥水化熱產生的溫度，在水利工程中一般為15℃－25℃，而在建筑橋梁工程中一般為20℃－30℃，由于混凝土的導熱性能較差，澆筑初期混凝土的強度和和彈性模型量都很低，對水化熱引起的及聚溫度約束也就愈來愈大，以致產生很大的拉應力。在大體積混凝土施工中，一定要考慮溫度應力的影響，并設法降低混凝土內部的最高溫度，減小其內外溫差。
其實大體積混凝土裂縫產生的原因是多方面的，其影響因素還包括水泥品種、用量、摻合料、化學添加劑，施工工藝，環(huán)境溫度，骨料溫度，養(yǎng)護條件等等。
三、大體積混凝土，溫度裂縫的控制對策
大量的研究表明，大體積混凝土結構物中的溫度裂縫是不可避免的，重要的是采用合理的措施來防治和控制裂縫產生和發(fā)展，防止大體積混凝土出現(xiàn)溫度裂縫主要從兩個方面注意控制：一方面應從控制溫度，改善約束力方面控制，即以減小溫度應力著手；另一方面應盡可能設法提高混凝土抗裂能力，改善混凝土自身性能，但這些措施不是孤立的，而是相互聯(lián)系、相互制約，必須結合實施現(xiàn)場實際情況，全面考慮，合理利用，綜合控制大體積混凝土溫度裂縫。
?。ㄒ唬┖侠磉x擇原材料，優(yōu)化混凝土的配合化。選擇混凝土原材料，優(yōu)化混凝土配合比的目的就是讓混凝土具有較強的抗裂能力，具體來說就是要求混凝土的絕對水化熱溫升較小，抗拉強度較大，極限拉伸變形能力較大，熱強比較小，自生體積變形最好是微膨脹，至少是低收縮。根據工程試驗施工中的國內外經驗表明，大體積混凝土所用材料應符合下列要求：一是水泥品種及數(shù)量要求，水泥應選用水化熱低，凝結時間較長的建筑水泥，優(yōu)先選用中熱性能的硅酸水和低熱礦渣水泥，同時還要適當降低水泥的用量，摻加一些混合料，例如粉煤灰和減水劑等，以便進一步綜合降低水化熱，推遲其水化熱溫峰出現(xiàn)時間。二是精心設計，調整混凝土的骨料粒徑和級配，如盡可能采用大的粗骨料，細骨料宜采取中砂，，并保持連續(xù)級配。骨料的粒經大，骨料的空障率和表面積越小，混凝土水泥漿及水泥用量就越小，細骨料選用中粗砂，在保證混凝土強度及流動條件下，全量節(jié)省水泥，降低混凝土熱溫升。三是外加劑宜用緩凝劑，減收劑，采用緩凝劑，減收劑有利于抑制水泥水化作用，可降低溫升，有利于防止裂縫產生，同時可以延遲水化熱釋放速度，降低熱峰。
（二）合理對溫度進行控制。對大體積混凝土主要控制入模溫度，最高溫度和養(yǎng)護溫度。一是對大體積混凝土入模溫度的控制取決于各種原材料的初始濕度，主要方法是施工時要適當加冷水拌合、骨料、水泥。選用外界氣溫較低時澆筑混凝土。二是最高溫度控制。在混凝土內預埋水管，利用冷卻水管內水的流通制冷來帶走和吸收混凝土內部積聚的水泥水化熱，消減澆筑層水化熱的溫升。三是養(yǎng)護溫度的控制。大體積混凝土的裂縫，特別是表面裂縫，主要是由于混凝土中產生的溫度梯度產生的。為了使大體積混凝土的內外溫差降低，可采用保溫法，使混凝土內外溫差不宜過大，常 的方法和保溫材料有模板、草袋、溫砂、鋸末等要采用表面及四周保溫措施，而且時間不少于28天。
?。ㄈ┎捎梅謱?、分段、分縫澆筑，大體積混凝土澆筑方案應根據整體連續(xù)性澆筑的要求，結構物的整體大小，鋼筋疏密，混凝土運輸供應條件等具體情況確定。一是分面、分層澆筑，做到第一層全面澆筑完畢后，在第一層混凝土還未初凝時在開始澆筑第二層，如此逐層進行，直至澆筑完成。這種施工方案適用于結構物厚度和體積大的工程，澆筑時宜從結構物的短邊開始，沿長邊推進。二是分段分層澆筑，混凝土澆筑時，可分為兩段，從中間向兩段或從兩端向中間同時推進，這種方案適用于結構物厚度不大，而長度較長的大體積混泥土工程。
?。ㄋ模┎捎孟冗M的施工工藝，合理組織施工。在加強混凝土質量控制的同時，應積極推廣新技術、新材料和新工藝的應用。同時還要在施工過程中針對施工現(xiàn)場情況，周圍環(huán)境，天氣氣溫及變化情況，精心安排混凝土一天時間中最有利的施工時間，并總結應用降溫和保濕方法，從材料質量、施工技術，環(huán)境等方面采取措施，綜合治理，控制大體積混凝土裂縫，使結構工程、經濟、合理、安全、實用、可靠。
對于混凝土裂縫，應以預防為主，為此需要精心設計、施工，掌握住它的基本知識，并根據實際采取有較措施，會使施工質量得到很好的保證。以上各項技術措施并不是孤立的，而是相互聯(lián)系、相互制約的，設計和施工中必須結合實際、全面考慮、合理采用，才能起到良好的效果。堅持嚴謹?shù)氖┕そM織管理，完全控制大體積混凝土溫度裂縫和施工裂縫的發(fā)生。
參考文獻：
[1]古偉明，談如何調節(jié)土的壓實[J].山西建筑,2007,3
[2]汪軍，大體積混凝土施工中的溫度裂縫控制對策[J]，北京出版社，2006，11
（中國混凝土與水泥制品網 轉載請注明出處）
關鍵詞:大體積混凝土；溫度裂縫；產生原因；控制對策
隨著我國國民經濟的發(fā)展，國家綜合實力的壯大，以及工業(yè)化進程發(fā)展需要，一些大型混凝土結構物越來越多的呈現(xiàn)在了我們的祖國大地上，這些大型鋼筋混凝土在施工中的裂縫如果處理不好會嚴重影響工程質量，造成許多經濟、社會和環(huán)境問題。開裂問題是在工程建設中帶有一定普遍性的技術問題，裂縫一旦形成，特別是基礎貫穿裂縫出現(xiàn)在重要的結構部位，危害極大，它會降低結構的耐久性，削弱構件的承載力，同時會可能危害到建筑物的安全使用。所以如何采取有效措施防止大體積混凝土的開裂，是一個值得關注的問題
大體積混凝土開裂后，其性能與原狀混凝土性能相差很大，尤其是對耐久性(滲透性)的影響更大，而混凝土滲透反過來又會加速和促使混凝土的進一步惡化，嚴重影響結構的長期安全和耐久運行。大體積混凝土結構的施工技術和施工組織都較復雜，施工時應十分慎重，否則易出現(xiàn)質量事故，造成不必要的損失。組織大體積混凝土結構施工，在模板、鋼筋和混凝土工程方面有許多技術問題要逐個解決。為此，筆者結合近幾年來在大體積混凝土施工中的一些淺薄的經驗和工程技術人員交流。
一、大體積混凝土的特點
混凝土結構以其材料廉價物美、施工方便、承載力大、可裝飾強的特點，日益受到人們的歡迎，于是大體積混凝土逐漸成為構成大型設施或構筑物主體的重要組成部分。所謂大體積混凝土，一般理解為尺寸較大的混凝土。大體積混凝土是指混凝土結構中實體最小尺度大于或等于1m3部位所用的混凝土。其特點是：結構厚實，混凝土量大，工程條件復雜（一般都是地下現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構），施工技術要求高，水泥水化熱較大（預計超過25度），易使結構物產生溫度變形。大體混凝土除了最小斷面和內外溫度有一定的規(guī)定外，對平面尺寸也有一定限制。因為平面尺寸過大，約束作用所產生的溫度力也愈大，如采取控制溫度措施不當，溫度應力超過混凝土所能承受的拉力極限值時，則易產生裂縫。
二、大體積混凝土裂縫產生的原因
裂縫產生的原因可分為兩類：一是結構型裂縫，是由外荷載引起的，包括常規(guī)結構計算中的主要應力以及其他的結構次應力造成的受力裂縫。二是材料型裂縫，是由非受力變形變化引起的，主要是由溫度應力和混凝土的收縮引起的。
大體積混凝土施工階段產生的溫度裂縫，是其內部矛盾發(fā)展的結果。一方面溫度變化引起的應力和應變；另一方面是混凝土自身的強度和抵抗變形的能力。混凝土溫度變化產生的變形受到混凝土內部或外部的約束后，將會產生很大的壓力，一旦溫度應力超過混凝土能承受的抗拉強度時，即會出現(xiàn)裂縫。水泥在水化過程中要發(fā)出一定的熱量，而大體積混凝土結構物一般斷層較厚，水泥發(fā)生的熱量聚集在結構物內部不易散失。通過平常施工中的測試和試驗對比，水泥水化熱產生的溫度，在水利工程中一般為15℃－25℃，而在建筑橋梁工程中一般為20℃－30℃，由于混凝土的導熱性能較差，澆筑初期混凝土的強度和和彈性模型量都很低，對水化熱引起的及聚溫度約束也就愈來愈大，以致產生很大的拉應力。在大體積混凝土施工中，一定要考慮溫度應力的影響，并設法降低混凝土內部的最高溫度，減小其內外溫差。
其實大體積混凝土裂縫產生的原因是多方面的，其影響因素還包括水泥品種、用量、摻合料、化學添加劑，施工工藝，環(huán)境溫度，骨料溫度，養(yǎng)護條件等等。
三、大體積混凝土，溫度裂縫的控制對策
大量的研究表明，大體積混凝土結構物中的溫度裂縫是不可避免的，重要的是采用合理的措施來防治和控制裂縫產生和發(fā)展，防止大體積混凝土出現(xiàn)溫度裂縫主要從兩個方面注意控制：一方面應從控制溫度，改善約束力方面控制，即以減小溫度應力著手；另一方面應盡可能設法提高混凝土抗裂能力，改善混凝土自身性能，但這些措施不是孤立的，而是相互聯(lián)系、相互制約，必須結合實施現(xiàn)場實際情況，全面考慮，合理利用，綜合控制大體積混凝土溫度裂縫。
?。ㄒ唬┖侠磉x擇原材料，優(yōu)化混凝土的配合化。選擇混凝土原材料，優(yōu)化混凝土配合比的目的就是讓混凝土具有較強的抗裂能力，具體來說就是要求混凝土的絕對水化熱溫升較小，抗拉強度較大，極限拉伸變形能力較大，熱強比較小，自生體積變形最好是微膨脹，至少是低收縮。根據工程試驗施工中的國內外經驗表明，大體積混凝土所用材料應符合下列要求：一是水泥品種及數(shù)量要求，水泥應選用水化熱低，凝結時間較長的建筑水泥，優(yōu)先選用中熱性能的硅酸水和低熱礦渣水泥，同時還要適當降低水泥的用量，摻加一些混合料，例如粉煤灰和減水劑等，以便進一步綜合降低水化熱，推遲其水化熱溫峰出現(xiàn)時間。二是精心設計，調整混凝土的骨料粒徑和級配，如盡可能采用大的粗骨料，細骨料宜采取中砂，，并保持連續(xù)級配。骨料的粒經大，骨料的空障率和表面積越小，混凝土水泥漿及水泥用量就越小，細骨料選用中粗砂，在保證混凝土強度及流動條件下，全量節(jié)省水泥，降低混凝土熱溫升。三是外加劑宜用緩凝劑，減收劑，采用緩凝劑，減收劑有利于抑制水泥水化作用，可降低溫升，有利于防止裂縫產生，同時可以延遲水化熱釋放速度，降低熱峰。
（二）合理對溫度進行控制。對大體積混凝土主要控制入模溫度，最高溫度和養(yǎng)護溫度。一是對大體積混凝土入模溫度的控制取決于各種原材料的初始濕度，主要方法是施工時要適當加冷水拌合、骨料、水泥。選用外界氣溫較低時澆筑混凝土。二是最高溫度控制。在混凝土內預埋水管，利用冷卻水管內水的流通制冷來帶走和吸收混凝土內部積聚的水泥水化熱，消減澆筑層水化熱的溫升。三是養(yǎng)護溫度的控制。大體積混凝土的裂縫，特別是表面裂縫，主要是由于混凝土中產生的溫度梯度產生的。為了使大體積混凝土的內外溫差降低，可采用保溫法，使混凝土內外溫差不宜過大，常 的方法和保溫材料有模板、草袋、溫砂、鋸末等要采用表面及四周保溫措施，而且時間不少于28天。
?。ㄈ┎捎梅謱?、分段、分縫澆筑，大體積混凝土澆筑方案應根據整體連續(xù)性澆筑的要求，結構物的整體大小，鋼筋疏密，混凝土運輸供應條件等具體情況確定。一是分面、分層澆筑，做到第一層全面澆筑完畢后，在第一層混凝土還未初凝時在開始澆筑第二層，如此逐層進行，直至澆筑完成。這種施工方案適用于結構物厚度和體積大的工程，澆筑時宜從結構物的短邊開始，沿長邊推進。二是分段分層澆筑，混凝土澆筑時，可分為兩段，從中間向兩段或從兩端向中間同時推進，這種方案適用于結構物厚度不大，而長度較長的大體積混泥土工程。
?。ㄋ模┎捎孟冗M的施工工藝，合理組織施工。在加強混凝土質量控制的同時，應積極推廣新技術、新材料和新工藝的應用。同時還要在施工過程中針對施工現(xiàn)場情況，周圍環(huán)境，天氣氣溫及變化情況，精心安排混凝土一天時間中最有利的施工時間，并總結應用降溫和保濕方法，從材料質量、施工技術，環(huán)境等方面采取措施，綜合治理，控制大體積混凝土裂縫，使結構工程、經濟、合理、安全、實用、可靠。
對于混凝土裂縫，應以預防為主，為此需要精心設計、施工，掌握住它的基本知識，并根據實際采取有較措施，會使施工質量得到很好的保證。以上各項技術措施并不是孤立的，而是相互聯(lián)系、相互制約的，設計和施工中必須結合實際、全面考慮、合理采用，才能起到良好的效果。堅持嚴謹?shù)氖┕そM織管理，完全控制大體積混凝土溫度裂縫和施工裂縫的發(fā)生。
參考文獻：
[1]古偉明，談如何調節(jié)土的壓實[J].山西建筑,2007,3
[2]汪軍，大體積混凝土施工中的溫度裂縫控制對策[J]，北京出版社，2006，11
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