试论大体积混凝土裂缝的控制措施

摘 要:大体积混凝土裂缝是影响结构安全性和耐久性的重要问题之一,如何有效的控制裂缝的产生,如何保证大体积混凝土结构不产生

裂缝,保证工程质量和结构安全,同时不受经济损失,这是一个关键问题。

关键词:大体积混凝土；裂缝；控制

在大体积混凝土结构施工中,混凝土裂缝的控制是一个很重要的课题。由于大体积混凝土结构的截面尺寸较大,由外荷载引起裂缝的可能性很小,但由于水泥在水化反应中释放的水化热所产生的温度变化和混凝土收缩的共同作用,会产生较大的温度应力和收缩应力,这将成为大体积混凝土结构出现裂缝的主要因素。

国内外大量实践证明,各种大体积混凝土裂缝主要是温度变化引起。大体积混凝土浇筑后在升温阶段由于体积大,集聚在内部的水泥水化热不易散发,混凝土内部温度将显著升高,这样在混凝土内部产生压应力,在外表面产生拉应力,由于此时混凝土的强度低,有可能产生表面裂缝。在降温阶段新浇混凝土收缩因存在较强的地基或基础的约束而不能自由收缩。升温阶段快,混凝土弹性模量低,徐变的影响大,所以降温时产生的拉应力大于升温时产生的压应力。差值过大时,将在混凝土内部产生裂缝,最后有可能形成贯穿裂缝。为解决上述二类裂缝问题,必须进行合理的温度控制。

1．大体积混凝土的质量控制

保证混凝土的质量主要有以下几个措施:一是选择合适水泥和严格控制水泥用量。优先采用525R普通水泥、425R普通水泥等高标号水泥,以减少水泥用量。选用低热水泥,减少水化热,降低混凝土的温升值。并尽量选用后期强度(90或120天),并延缓峰值。在满足设计和混凝土强度的前提下,尽量控制水泥用量,以降低混凝土最高温升,降低混凝土所受的拉应力。二是严格控制骨料级配和含泥量。选用10.40mm连续级配碎石(其中10.30mm级配含量65％左右),细度模数2.80～3.00的中砂(通过0．315n凹筛孔的砂不少于15％,砂率控制在40％～45％)。砂、石含泥量控制在1％以内,并不得混有有机质等杂物,杜绝使用海砂。三是选择适当的外加剂。可根据设计要求,混凝土中掺加一定用量外加剂,如防水剂、膨胀剂、减水剂、缓凝剂等外加剂。四是优化配合比。选用良好级配的骨料,严格控制砂石质量,降低水灰比,并在混凝土中掺加粉煤灰和外加剂等,以降低水泥用量,减少水化热,以降低混凝土温升,从而可以降低混凝土所受的拉应力。五是严格控制混凝土入模温度。大体积混凝土最好选在春秋季施工,以降低入模温度,既是在夏季施工,最好采取有效措施降低入模温度,再者浇筑混凝土时最好不要让混凝土在太阳下直接暴晒。施工过程中应对碎石洒水降温,保证水泥库通风良好,自来水可预先放入地下蓄水池中降温。六是改进施工技术。施工时加强插筋位置的振捣、抹压、养护。由于钢筋是热的良导体,易产生大的温度梯度,这是裂缝产生的一个主要环节,同时加强初凝前的抹压,以消除初期裂缝,并加强早期养护,提高混凝土抗拉强度。七是加强混凝土浇筑后的养护。混凝土浇筑后,应尽快回填土, 土是混凝土最好的养护材料之一。目前这是混凝土保温保湿养护的最有效方法,对预防裂缝是非常有益的。如采用蓄水法保温养护,在混凝土施工期间可通入冷却循环水,以便加快混凝土内部热量的散发。八是加强技术管理。加强原材料的检验、试验工作,施工中严格按照方案及交底的要求指导施工,明确分工,责任到人。加强计量监测工作,定时检查并做好详细记录,认真对待浇筑过程中可能出现的冷缝,并采取措施加以杜绝。

2．大体积混凝土温度控制和防止裂缝的措施

大体积混凝土施工为了防止裂缝,减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。控制温度的措施如下:一是采用改善骨料级配,用干硬性混凝土,掺混合料,加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量。二是拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度。三是热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热。在混凝土中埋设水管,通入冷水降温。四是规定合理的拆模时间,气温骤降时进行表面保温,以免混凝土表面发生急剧的温度梯度。五是施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构,在寒冷季节采取保温措施。采用合理的安排施工工序,避免过大的高差和侧面长期暴露。六是改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加强养护,防止表面干缩,特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要,应特别注意避免产生贯穿裂缝,出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的,因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。为保证混凝土工程质量,防止开裂,提高混凝土的耐久性,正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一。其主要作用是:水灰比是影响混凝土收缩的重要因素,使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25％；水泥用量也是混凝土收缩率的重要因素,掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减15％的水泥用量,其体积用增加骨料用量来补充；减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度,减少混凝土泌水,减少收缩变形；提高水泥浆与骨料的粘结力,提高混凝土的抗裂性能；混凝土在收缩时受到约束产生拉应力,当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生,减水防裂剂可有效的提高的混凝土抗拉强度,大幅度提高混凝土的抗裂性能；掺加外加剂可使混凝土密实性好,可有效地提高混凝土的抗碳化,减少碳化收缩；掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间适当,在有效防止水泥迅速水化放热基础上,避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加。

3．混凝土的早期养护

实践证明,混凝土常见的裂缝,大多数是不同深度的表面裂缝,其主要原因是温度梯度造成的,寒冷地区的温度骤降容易形成裂缝。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。从温度应力观点出发,保温应达到下述要求:一是防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度,防止表面裂缝。二是防止混凝土超冷,应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度。三是防治混凝土收缩裂缝在大体积砼(特别是泵送大流态砼)施工中的产生。主要原因是振捣不密实,沉实不足,或者骨料下沉,表层浮浆过多,混凝土浇筑后,没有及时抹压实,且表面覆盖不及时,受风吹日晒,表面水份散失快,产生干缩,混凝土早期强度又低,不能抵抗这种变形而导致开裂。在施工中采用缓凝型泵送剂,延缓混凝土的凝结硬化速度,充分利用外加剂(特别是缓凝剂)的特性,适时增加抹压次数,特别是初凝前的抹压,这对消除表面裂缝是非常有效的。混凝土的早期养护,主要目的在于保持适宜的温湿条件,以达到两个方面的效果,一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭,防止有害的冷缩和干缩。一方面使水泥水化作用顺利进行,以达到设计的强度和抗裂能力。适宜的温湿度条件是相互关联的。

4．结语

总之,对大体积混凝土结构工程的质量及裂缝控制的措施是切实可行的,需要我们无论在设计中还是在施工中都重视起来,保证混凝土的质量,使我们的工程能够更加安全可靠。

参考文献

[1] 赵新华. 大体积混凝土冬期施工技术应用[J]. 施工技术. 2010(S2) .

[2] 赵安居,张东义. 大体积混凝土施工[J]. 中国新技术新产品. 2011(03) .

[3] 刘志强. 大体积混凝土裂缝的防与治[J]. 经营管理者. 2011(05) .