大體積混凝土裂縫原因分析及如何進行現(xiàn)場預(yù)防控制

    一、大體積混凝土裂縫原因分析

    1、收縮變形引起的裂縫。水泥用量、用水量及水泥種類是影響混凝土收縮變形的主要因素。水泥用量越小，或用水量越小，產(chǎn)生收縮的可能性就越小，引起開裂的概率就越低。水泥品種不同，也會對混凝土的收縮造成一定影響，硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥的收縮量較大。

    2、混凝土表里溫差引起的裂縫。混凝土的凝固硬化過程也是水化熱釋放的過程，在水化過程中會釋放大量的水化熱。由于大體積混凝土體型厚大，熱量散發(fā)由內(nèi)而外，從而造成較大的表里溫差。當(dāng)表里溫差超過25℃時，極限抗拉強度小于內(nèi)部溫度應(yīng)力時，很可能出現(xiàn)溫度裂縫。同時，如果混凝土降溫過快，也可能出現(xiàn)收縮貫通裂縫。因此，水泥水化熱引起的表里溫差是大體積混凝土發(fā)生裂縫的主要起因之一。

    3、原材料質(zhì)量引起的裂縫。混凝土原材料控制。如使用含泥量過高的砂石、級配差的砂石、過細的砂顆粒等，也可能導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。混凝土攪拌用水、外加劑中氯化物等雜質(zhì)含量比較高的情況下，容易使鋼筋銹蝕，進而影響鋼筋與混凝土的粘結(jié)力。使用的外加劑、拌和水如果含堿或使用海水拌制混凝土，也有可能促進堿骨料反應(yīng)，導(dǎo)致混凝土開裂

    4、施工工藝不當(dāng)引起的裂縫。

    （1）混凝土攪拌運輸、運輸時間的長短，直接影響著混凝土的和易性、流動性，時間越長，蒸發(fā)水分越多，塌落度損失越大，高溫天氣時的影響尤為明顯；為便于施工，現(xiàn)場人員擅自加水，將配比有差異的混凝土同時澆筑在同一部位，招致混凝土呈現(xiàn)裂痕。

    （2）振搗方式不當(dāng)引起裂縫。

    （3）養(yǎng)護不當(dāng)引起混凝土開裂等。

    二、監(jiān)理工程師的控制措施

    為防止大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生，監(jiān)理工程師應(yīng)對混凝土的設(shè)計構(gòu)造措施、配合比設(shè)計以及混凝土施工中的運輸、振搗、抹面、養(yǎng)護、測溫等主要工作環(huán)節(jié)實施重點監(jiān)控，突出預(yù)防為主的作用。

    1、設(shè)計構(gòu)造措施。

    （1）在辦制混凝土?xí)r增加適量的粉煤灰，減少水泥的使用量，運用混凝土的后期強度是一種常用的方法。

    （2）設(shè)置滑動層，適當(dāng)減少應(yīng)力約束的影響。

    （3）設(shè)置緩沖層。

    （4）避免應(yīng)力集中。

    （5）合理配筋。

    （6）合理設(shè)置施工縫。

    （7）合理制定溫控指標(biāo)。

    2、原材料控制技術(shù)措施。

    （1）水泥。水泥水化過程中會釋放大量的水化熱，使混凝土形成較大的內(nèi)外溫差，是溫度裂縫產(chǎn)生的重要起因之一。水泥的品種影響著水化熱的高低，拌制混凝土應(yīng)優(yōu)選水化熱比較低的水泥，同時，優(yōu)化混凝土配合比，盡量降低水泥用量。

    （2）骨料。骨料，應(yīng)優(yōu)先選擇堆積空隙率小、顆粒級配良好、表面干凈、有害雜質(zhì)少、強度高的砂石，在保障混凝土功能的前提下，盡可能地多加入骨料，縮減水泥用量，壓低混凝土溫度峰值。

    （3）外加劑。混凝土外加劑有多種類型，如早強劑、緩凝劑、膨脹劑等。在混凝土中摻入適當(dāng)?shù)耐饧觿�，能夠�?jié)省攪拌的用水量，改善混凝土的性能，調(diào)整混凝土的凝結(jié)時間，降低混凝土的溫升速度，延緩溫度峰值時間，減少裂痕產(chǎn)生。外加劑的使用，還可以混凝土的和易性得到改善，減少甚至是避免出現(xiàn)泌水和離析現(xiàn)象，減少坍落度損失，縮減收縮。摻入膨脹劑還能使混凝土的收縮得到補償，進而增強混凝土的抗裂功能。

    （4）粉煤灰、礦渣粉。在混凝土中摻入粉煤灰及礦渣粉，可以替代部分水泥，使混凝土的性能得到改善，坍落度損失得到降低，凝結(jié)時間得到延緩，水化熱得到降低，溫升速度得到延緩，從而減少混凝土內(nèi)外溫差引起的開裂。

    3、現(xiàn)場控制措施。

    （1）大體積混凝土施工，施工單位應(yīng)按要求編制專項施工方案，經(jīng)內(nèi)部審批后，按程序報監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后實施。

    （2）施工溫度控制。大體積混凝土工程施工前，應(yīng)提前試算混凝土的溫度、溫度應(yīng)力及收縮應(yīng)力這些重要指標(biāo)，并進一步確定大體積混凝土的升溫峰值、表面溫度與外界氣溫的差值、里表溫差及降溫速率，據(jù)此制定控制溫度的相應(yīng)措施。

    （3）預(yù)埋水管，降低最高溫升。預(yù)埋薄壁鋼管作為冷卻水管，水管上下間距1.5~3.0m，橫向間距1.5~3.0m交替安裝，并通過立管相連接，通過水流散發(fā)熱量，降低混凝土內(nèi)部溫度。

    （4）改進混凝土施工工藝。一次振搗完成后，在混凝土初凝前進行二次振搗，可進一步擠出混凝土中的水分，使混凝土的密實度得到提高，并增強鋼筋與混凝土之間的握裹力；使用“一平二碾三收光”的施工工藝來施工，密閉混凝土表面毛細孔，控制表面裂縫。

    （5）合理選擇混凝土澆筑方案。

    ①大體積混凝土澆筑，可視現(xiàn)場的實際情況選擇采用全面分層澆筑或斜面分層澆筑施工措施，加快散熱，縮減混凝土凝結(jié)過程中的水化熱，降低內(nèi)外溫差，避免溫差應(yīng)力造成的裂縫。選擇比較好的澆筑方法，可以縮短混凝土輸送管頻繁裝、拆、沖洗占用的時間，提升泵送效率，也可以使泌水處理得到簡化。

    ②確保在下層混凝土初凝之前完成上層混凝土澆筑，不留任何施工縫。

    ③混凝土振搗到位。每層振搗時，振搗半徑不超過振動棒的作用范圍，并插入下層混凝土不小于l00mm。

    （6）特殊氣象條件下時，采取的必要辦法：

    ①高溫天氣澆灌混凝土可采取摻冰水?dāng)嚢琛⑸笆�料遮陽，棉氈包裹泵送管、灑水降溫等辦法壓低澆灌溫度，如有必要，在混凝土內(nèi)預(yù)埋冷卻管通水降溫。混凝土澆筑后保濕保溫養(yǎng)護尤為重要，模板和混凝土要避免陽光直射。

    ②低溫天氣澆灌混凝土，宜釆用熱水拌和、加熱骨料等措施提升原材料溫度，混凝土入模溫度應(yīng)高于5℃，或采取暖棚保溫等措施，保證混凝土不受凍害。澆筑后混凝土的保溫養(yǎng)護工作應(yīng)及時、到位。

    ③大風(fēng)天澆筑混凝土?xí)r，為防止風(fēng)干造成裂縫，應(yīng)釆取擋風(fēng)措施，減緩混凝土外表風(fēng)速，加快振搗速度，增加混凝土的抹壓遍數(shù)，并及時覆蓋塑料薄膜和保溫材料。

    ④雨雪天氣不宜露天澆筑，當(dāng)澆筑時，應(yīng)釆取可靠辦法。澆筑時，如突遇大雨或大雪天氣時，應(yīng)及時將待澆筑部位的積水、積雪清除，并將施工縫留置在結(jié)構(gòu)適當(dāng)部位，暫停混凝土澆筑；對已澆筑的混凝土立刻嚴(yán)密覆蓋，防止雨水直接沖刷新澆筑的混凝土。

    （7）泌水處理。在澆筑過程中，混凝土骨料下沉，水泥漿和水分上升，外表析出水分。為防止泌水對混凝土上下層之間的粘結(jié)力構(gòu)成影響，應(yīng)組織專人將泌水聚集后隨時排除，并將混凝土表面浮漿清除干凈。

    （8）混凝土表面的處理。混凝土完成振搗后，依據(jù)標(biāo)高線用刮杠將表面刮平，在初凝前用鐵筒碾壓數(shù)遍，用木模抹壓，待混凝土收水后，再用木抹二次搓平，以閉合收水裂痕，并及時覆蓋塑料薄膜、保溫、養(yǎng)護。

    （9）養(yǎng)護措施。養(yǎng)護工作是否到位，對大體積混凝土施工質(zhì)量有著重要影響。夏季施工，大體積混凝土可采用覆蓋塑料薄膜、澆水保濕養(yǎng)護等辦法，有條件時也可采用蓄水或流水養(yǎng)護；冬期施工，可采用棉被保溫覆蓋、搭設(shè)暖棚等措施。混凝土在濕潤環(huán)境中的養(yǎng)護時間不少于14d；保溫層的撤除應(yīng)分層實施，當(dāng)混凝土的表面溫度與環(huán)境最大溫差小于20℃時，方可完全拆除。

    （10）測溫措施：

    ①混凝土溫升值在入模溫度的基礎(chǔ)上控制50℃以下。

    ②混凝土內(nèi)外溫差控制在（不含混凝土收縮的當(dāng)量溫度）25℃以下。

    ③混凝土的降溫速率控制在2.0℃/d以下。

    ④混凝土表面與大氣溫差控制在20℃以下。

    ⑤在大體積混凝土澆筑最初的72h內(nèi)的溫差波動最大，在這段時間應(yīng)加大測溫頻率，每2小時1次。測溫時，要求記錄混凝土入模溫度、養(yǎng)護條件、測溫時間、間隔時間、各測點上、中、下溫度值、大氣溫度、表皮溫度，異常狀況產(chǎn)生的時間。拆模或撤除保溫時應(yīng)關(guān)注氣溫、環(huán)境、氣候變化及混凝土內(nèi)外溫差，一旦出現(xiàn)異常情況，立即采取措施。

    三、結(jié)語

    如何預(yù)防大體積混凝土施工裂縫的發(fā)生，一直是監(jiān)理工程師的工作重點之一。本文從監(jiān)理工程師的角度，分析了大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生的起因，提出了為保證質(zhì)量應(yīng)采取的措施，期望在大體積混凝土施工質(zhì)量控制中對監(jiān)理工程師的工作有所幫助。

    以上信息由CCRRN文徑網(wǎng)絡(luò)設(shè)計整理

    原標(biāo)題：大體積混凝土裂縫質(zhì)量控制研究

本文來源：土木工程網(wǎng)        文徑網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心：劉紅娟 尹維維 編輯       劉真 方俊 審核

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