淺析大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因及防裂措施

大體積混凝土開裂的問題是建筑施工中一個(gè)普遍性的技術(shù)問題。裂縫一旦形成，特別是基礎(chǔ)貫穿裂縫出現(xiàn)在重要的結(jié)構(gòu)部位，危害極大，它會(huì)降低結(jié)構(gòu)的耐久性，削弱構(gòu)件的承載力，同時(shí)可能會(huì)危害到建筑物的安全使用。本文分析大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生原因，然后提出具體的防裂措施。

一、裂縫產(chǎn)生的原因

裂縫產(chǎn)生的原因可分為兩類：一是結(jié)構(gòu)型裂縫，是由外部荷載引起的，包括常規(guī)結(jié)構(gòu)計(jì)算中的主要應(yīng)力以及其他的結(jié)構(gòu)次應(yīng)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(yīng)力和混凝土自身的收縮引起的。本文主要探討材料型裂縫，其中具體原因如下：

1.溫度應(yīng)力引起裂縫

目前溫度裂縫產(chǎn)生主要原因是由溫差造成的。混凝土澆注初期，產(chǎn)生大量的水化熱，由于混凝土是熱的不良導(dǎo)體，水化熱積聚在混凝土內(nèi)部不易散發(fā)，常使混凝土內(nèi)部溫度上升，而混凝土表面溫度為室外環(huán)境溫度，這就形成了內(nèi)外溫差，當(dāng)這種內(nèi)外溫差在混凝土凝結(jié)初期產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過混凝土抗壓強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致混凝土裂縫；另外，在拆模前后，表面溫度降低很快，造成了溫度陡降，也會(huì)導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

2.收縮引起裂縫

收縮有很多種，包括干燥收縮、塑性收縮、自身收縮、碳化收縮等等。這里主要分析干燥收縮和塑性收縮。

首先，干燥收縮是指在干燥的環(huán)境下，混凝土硬化后，混凝土內(nèi)部的水分不斷向外散失，引起混凝土由外向內(nèi)的干縮變形裂縫。

其次，塑性收縮是指在水泥活性大、混凝土溫度較高的情況下，或在水灰比較低的條件下會(huì)加劇引起開裂。因?yàn)檫@時(shí)混凝土的泌水明顯減少，表面蒸發(fā)的水分不能及時(shí)得到補(bǔ)充，這時(shí)混凝土尚處于塑性狀態(tài)，稍微受到一點(diǎn)拉力，混凝土的表面就會(huì)出現(xiàn)分布不均勻的裂縫，隨著混凝土內(nèi)部的水分蒸發(fā)進(jìn)一步加大，裂縫就會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)展。

二、防止裂縫的措施

1.優(yōu)選原材料

首先，可以選用水化熱較低的水泥。由于溫差主要是由水化熱產(chǎn)生的，所以為了減小溫差就要盡量降低水化熱，為了降低水化熱，要盡量采取早期水化熱低的水泥。由于水泥的水化熱是礦物成分與細(xì)度的函數(shù)，要降低水泥的水化熱，主要是選擇適宜的礦物組成和調(diào)整水泥的細(xì)度模數(shù)。在施工中一般采用中熱硅酸鹽水泥和低熱礦渣水泥。另外，在不影響水泥活性的情況下，要盡量使水泥的細(xì)度適當(dāng)減小，因?yàn)樗嗟募?xì)度會(huì)影響水化熱的放熱速率。

其次，可以摻加粉煤灰。由于粉煤灰中含有大量的硅、鋁氧化物，這些硅鋁氧化物能夠與水泥的水化產(chǎn)物進(jìn)行二次反應(yīng)，是其活性的來(lái)源，可以取代部分水泥，從而減少水泥用量，降低混凝土的熱脹；由于粉煤灰顆粒較細(xì)，能夠參加二次反應(yīng)的界面相應(yīng)增加，在混凝土中分散更加均勻；同時(shí)，粉煤灰的火山灰反應(yīng)進(jìn)一步改善了混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)，使混凝土中總的孔隙率降低，孔結(jié)構(gòu)進(jìn)一步的細(xì)化，分布更加合理，使硬化后的混凝土更加致密，相應(yīng)收縮值也減少。

第三，加入適量外加劑。加入外加劑后能減小混凝土收縮開裂的機(jī)會(huì)。減水劑的主要作用是改善混凝土的和易性，降低水灰比，提高混凝土強(qiáng)度或在保持混凝土一定強(qiáng)度時(shí)減少水泥用量，而水灰比的降低，水泥用量的減少對(duì)防止開裂是十分有利的；緩凝劑的作用一是延緩混凝土放熱峰值出現(xiàn)的時(shí)間，由于混凝土的強(qiáng)度會(huì)隨齡期的增長(zhǎng)而增大，所以等放熱峰值出現(xiàn)時(shí)，混凝土強(qiáng)度也增大了，從而減小裂縫出現(xiàn)的機(jī)率，二是改善和易性，減少運(yùn)輸過程中的塌落度損失；引氣劑在混凝土的應(yīng)用對(duì)改善混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土耐久性能十分有利。在一定程度上增大混凝土的抗裂性能。

2.采用合理的施工方法

首先，混凝土的拌制過程中，要嚴(yán)格控制原材料計(jì)量準(zhǔn)確，同時(shí)嚴(yán)格控制混凝土出機(jī)塌落度；要盡量降低混凝土拌合物出機(jī)口溫度，拌合物可采取以下兩種降溫措施：一是送冷風(fēng)對(duì)拌和物進(jìn)行冷卻，二是加冰拌合，一般使新拌混凝土的溫度控制在6℃左右。

其次，在混凝土澆注、拆模過程中，要做好控制措施。澆注過程中要進(jìn)行振搗方可密實(shí)，振搗時(shí)間應(yīng)均勻一致以表面泛漿為宜，間距要均勻，以振搗力波及范圍重疊二分之一為宜，澆注完畢后，表面要壓實(shí)、抹平，以防止表面裂縫；澆注混凝土要求分層澆注、分層流水振搗，同時(shí)要保證上層混凝土在下層初凝前結(jié)合緊密；避免縱向施工縫、提高結(jié)構(gòu)整體性和抗剪性能；盡量避開在太陽(yáng)輻射較高的時(shí)間澆注；混凝土在實(shí)際溫度養(yǎng)護(hù)的條件下，強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%以上，混凝土中心與表面最低溫度控制在25℃以內(nèi)，預(yù)計(jì)拆模后混凝土表面溫降不超過9℃以上允許拆模。

第三，做好表面隔熱保護(hù)?；炷翝沧⒑?，由于內(nèi)部較表面散熱快，會(huì)形成內(nèi)外溫差，表面收縮受內(nèi)部約束產(chǎn)生拉應(yīng)力，但是這種拉應(yīng)力通常很小，不至于超過混凝土的抗拉強(qiáng)度而產(chǎn)生裂縫。但是如果此時(shí)受到冷空氣的襲擊，或者過分通風(fēng)散熱，使表面溫度降溫過大就很容易導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生，所以混凝土拆模后，特別是低溫季節(jié)，應(yīng)立即采取表面保護(hù)，防止表面降溫過大，引起裂縫。另外，當(dāng)日平均氣溫在2～3天內(nèi)連續(xù)下降不小于6～8℃時(shí)，28天齡期內(nèi)混凝土表面必須進(jìn)行表面保護(hù)。

第四，做好養(yǎng)護(hù)措施?；炷翝沧⑼戤吅?，應(yīng)及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)以保持混凝土表面經(jīng)常濕潤(rùn)，這樣既減少外界高溫倒灌，又防止干縮裂縫的發(fā)生，促進(jìn)混凝土強(qiáng)度的穩(wěn)定增長(zhǎng)。一般在澆注完畢后12～18小時(shí)內(nèi)立即開始養(yǎng)護(hù)，連續(xù)養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于28天或設(shè)計(jì)齡期。

第五，做好通水冷卻工作。若是在高溫季節(jié)施工，則要在初期采用通制冷水來(lái)降低混凝土最高溫度峰值，但注意，通水時(shí)間不能過長(zhǎng)，因?yàn)闀r(shí)間過長(zhǎng)會(huì)造成降溫幅度過大而引起較大的溫度應(yīng)力。為了削減內(nèi)外溫差，還應(yīng)在夏末秋初進(jìn)行中期通水冷卻，中期通水一般采用河水，通水歷時(shí)兩個(gè)月左右。后期通水是使混凝土柱狀塊達(dá)到接縫灌漿的必要措施，一般采用通河水和通制冷水相結(jié)合的方案。

三、結(jié)語(yǔ)

大體積混凝土的開裂是目前建筑業(yè)界普遍面臨的問題，通過以上分析可知，大體積混凝土的材料型裂縫主要是由溫度應(yīng)力和混凝土的收縮引起的，只有精心選擇原材料、采用合理的施工方法，才能有效地防止裂縫的發(fā)生。