建筑工程大体积混凝土裂缝控制与应用
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摘要：近年来，我国基础设施建设飞速发展，在现代建筑工程中，混凝土的裂缝问题非常普遍，而大体积混凝土表现尤为明显。近年来，对于混凝土的耐久性研究越来越引起各方面的重视，混凝土裂缝的存在，可能导致工程结构渗水、溶蚀或诱发钢筋锈蚀，从而损害结构的使用功能或工程的耐久性。因此，在施工中如何避免混凝土结构裂缝的产生是非常值得研究的课题。
关键词：大体积混凝土；裂缝；施工
一、前言
混凝土是建筑结构中应用最普遍的材料，混凝土是由一定比例的水泥和砂、石料、水或掺适量外加剂拌合而成的。大体积混凝土是指结构断面最小尺寸在80厘米以上，同时水化热引起的混凝土内最高温度与外界气温之差预计超过25℃的混凝土。大体积混凝土与普通钢筋混凝土相比，具有结构厚实、混凝土数量大、钢筋密，一次浇注量大、施工时间长、工程条件复杂和施工技术要求高的特点。伴随着大体积混凝土的广泛应用，大体积混凝土结构裂缝的危害性越来越引起工程设计和施工人员的关注，大体积混凝土裂缝的危害有：影响建筑物的功能，大体积混凝土结构多为地下连续墙、筏板、箱型基础等，所以开裂后的主要问题之一就是地下室的渗漏问题，这个问题往往又不容易处理，给结构物的使用带来一些附加影响，比如结构的修补堵漏，不但处理困难、花费巨大，而且延长了工程的交付使用时间，降低了结构的使用功能；降低了建筑结构的刚度。裂缝尤其是贯穿性裂缝的出现会使结构（比如基础筏板）的刚度降低，从而影响到结构物功能的正常发挥；影响混凝土的耐久性。裂缝的出现使侵蚀性介质容易进入混凝土内部，使钢筋锈蚀，混凝土腐蚀、碳化，损坏混凝土的表面，使混凝土的强度降低，进而影响混凝的耐久性。
二、大体积混凝土裂缝控制措施探讨
1、优化混凝土配合比
（1）选择水泥。内部混凝土主要考虑抗裂性能好、兼顾低热和高强两方面的要求，一般采用低热矿渣水泥，中热硅酸盐水泥或硅酸水泥掺入一定量的粉煤灰。至于外部混凝土，除了抗裂性能外，还要求抗冻融性、耐磨性、抗蚀性、强度较高及干缩较小，因此一般采用较高标号的中热硅酸盐水泥。当环境水具有硫酸盐侵蚀性时，应采用抗硫酸盐水泥。（2）掺用混合材料。掺用混合材的目的在于降低混凝土的绝热温升、提高混凝土抗裂能力。混合材包括矿渣、粉煤灰、烧粘土等。目前粉煤灰采用较多。（3）掺用外加剂。外加剂有减水剂、引气剂、缓凝剂、早强剂等多种类型。减水剂是最常用、最重要的外加剂，它具有减水和增塑作用，在保持混凝土坍落度及强度不变的条件下，可以减少用水量，节约水泥、降低绝热温升。引气剂的作用是在混凝土中产生大量微小气泡以提高混凝土的抗冻融耐久性。缓凝剂用于夏季施工，早强剂则用于冬季施工。（4）优化混凝土配合比。在保证混凝土强度及流动度条件下，尽量节省水泥，降低混凝土绝热温升。
2、改善混凝土的搅拌工艺
首先，合理分层分段浇筑。当大体积混凝土结构的尺寸过大，有可能产生温度裂缝时，则可与设计单位协商，采用合理分层分段浇筑，即纵向分层，横向增设“后浇带”的方法进行浇筑。其次，采用二次振捣，提高混凝土的抗裂性。对浇筑后未初凝的混凝土进行二次振捣，能排除混凝土因泌水在粗集料、水平钢筋下部生成的水份和空隙，防止因混凝土沉落而出现的裂缝，减小混凝土内部微裂，增加混凝土的密实度，使混凝土的抗压强度提高10%~20%，一般是将运转着的振捣棒与其自身的重力逐渐插入混凝土中进行振捣，混凝振捣棒慢慢拔出时能自行闭合，不会在混凝土中留下孔穴，则可以认为此时二次振捣是适宜的。第三，改善混凝土的搅拌工艺，大体积砼的施工一般应采用泵送、机械振捣等先进工艺，同时要组织好施工管理。为了减少混凝土的收缩，可采用二次投料的砂浆裹石或净浆裹石的搅拌新工艺。使硬化后的界面过渡层的结构致密，粘结强度增强，而且可使混凝土强度提高10%左右。实践证明，当混凝土强度基本相同时，可减少7%左右的水泥用量，从而也减少了水化热。
3、提高混凝土施工质量。
（1）加强施工管理，提高混凝土施工质量。薄层、短间歇、均匀上升。在混凝土浇筑进度安排上，尽量做到薄层、短间歇、均匀上升，避免突击浇筑一块混凝土，然后长期停歇;避免相邻坝块之间过大的高差及侧面的长期暴露;尤应避免“薄块、长间歇”，即在基岩或老混凝土上浇筑一薄块而后长期停歇，经验表明，这种情况极易产生裂缝。尽量利用低温季节浇筑基础部分混凝土。（2）选择较低温度季节和时间浇筑砼。砼浇筑时环境温度高，起始温度随之增高，产生水化热愈快，温升也愈快，从而增大了开裂的可能性，而较低的环境温度下浇筑砼，能利于降低中心温度与环境温度之差，如避开7―9月高温季节浇筑大体积砼，控制最高气温在30℃以下。（3）改进搅拌工艺:即在搅拌的混凝土时，改变以往的投料程序，采取先把水、水泥和砂拌和后，再投放石子进行搅拌的新方法。这种搅拌工艺被为“裹砂法”，也可称为二次投料法。这种搅拌工艺的主要优点是无泌水现象，混凝土上下层强度差减少，可有效地防止水分向石子与水泥砂浆面的集中，从而使硬化后的界面过渡层的结构致密、粘结加强。（4）浇灌后的混凝土，在振动界限以前，给予二次振捣，能排除搔凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部生成的水分和孔隙，提高混凝土与钢筋的握裹力，防止因混凝土沉落而出现的裂缝，以减小内部微裂，增加混凝土密实度。
4、加强对混凝土结构裂缝的修补
根据大体积混凝土裂缝产生的具体成因、裂缝的稳定性和工程实际的需要，采取一定的措施对已形成的裂缝进行限制，裂缝的一般修补方法有:（1）表面修补法。主要用于对承载能力无影响的表面裂缝，大面积细裂缝以及防渗补漏的处理。主要有表面涂抹水泥砂浆、表面涂抹环氧胶泥、环氧粘贴玻璃法、表面凿槽嵌补法和表面贴条法等。(2)内部修补法。主要用于对结构整体性有影响及有防水、防渗要求的深层裂缝及内部缺陷的修补。其最有效的方法是灌浆法。用压力设备将浆材压入构件的裂缝及内部缺陷，充填其空隙，浆材凝结硬化后，其补强加固、防渗堵漏，并恢复结构整体性作用，包括水泥灌浆和化学灌浆。(3)结构加固法。主要用于提高结构的承载力，限制裂缝的发展或将裂缝封闭。包括外包(钢筋)混凝土或钢加固，粘胶、铆接、焊接等外贴加固补强，预应力锚固，喷浆及喷射混凝土等结构加固。当大体积混凝土结构出现裂缝后，会削弱混凝土的强度，危及结构的整体稳定性，此时不但要进行裂缝的修补，而且还要对结构补强加固。常用的补强加固方法有锚贴钢板法、预应力法、增强断面法、增设杆件法、粘贴玻璃钢法、喷射混凝土法和锚杆锚固法等。
5、加强大体积混凝土的养护
目前，对于大体积混凝土的养护方法有很多，如采用冷却水降温法、蓄水养护法、保温养护法等等。一般建筑工程中大体积混凝土一般体积都不算太大，如果采取冷却水降温法和蓄水养护法，不仅操作困难，且养护费用较高。工程实践表明，采用保温法养护混凝土完全可以控制混凝土内外温差在25℃以内。夏季施工时的保湿和冬季施工时的保温是大体积混凝土养护的控制重点。保温养护过程中，应保持混凝土表面湿润。保湿可以提高混凝土的表面抗裂能力。有资料表明，潮湿养护时，混凝土极限拉伸值比干燥养护时要大20~50%。在大体积混凝土养护过程中，不得采用强制、不均匀的降温措施。否则，易使大体积混凝土产生裂缝。浇筑后2 h采用保温性能好，又便宜的材料作为大体积混凝土的保温养护，如塑料薄膜、草袋等对表面覆盖,可有效增加砼的表面温度,减小总温差。在大体积混凝土拆模后，应采取预防寒潮袭击、突然降温和剧裂干燥等措施。当采用木模板，而且木模板又作为保温养护措施的一部份时，木模板的拆除时间应根据保温养护的要求确定。若在冬季施工,需在塑料膜上加草垫保温。总之，大体积砼的养护,不仅要满足强度增长的需要,还应通过人工的温度控制,防止因温度梯度引起砼开裂。
三、结语
实践证明，大体积混凝土在施工中经常出现的问题，不是力学上的结构强度，而是由于水泥的水化热使结构产生温度和收缩变形，导致产生有害裂缝。所以大体积混凝土施工中的突出任务是控制混凝土温度变形裂缝，提高混凝土的抗渗、抗裂、抗侵蚀能力，从而提高建筑结构的耐久年限。
参考文献：
1、李志清，大体积混凝土底板施工裂缝的控制.沈阳建筑工程学院学报，2000（6）
2、张波.大体积混凝土温度裂缝的产生原因及控制措施，北京工业职业技术学院学报,2007(1)
3、朱岩.大体积混凝土筏板施工技术研究[J].工程建设，2008(2).
4、高安平.大体积混凝土基础承台温度裂缝控制[J].福建建材，2006(3).
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