大体积混凝土结构裂缝类型及防治

2012-08-15刘杰

山西建筑 2012年31期

刘杰

(智波交通运输设备有限公司，山西太原 030032)

0 引言

混凝土结构在建设和使用过程中会出现各种各样的裂缝，其成因也复杂多样。各类裂缝产生的主要原因有两点:1)由外部荷载引起的结构型裂缝;2)由温度和收缩引起的材料型裂缝。在大体积混凝土工程施工过程中，由于水泥水化热释放导致混凝土内外温差较大是大体积混凝土发生裂缝的主要原因。因此如何控制混凝土因水化热引起的内外温度不均，防止混凝土出现有害的温度裂缝与收缩裂缝，是大体积混凝土施工技术的关键所在。

1 大体积混凝土裂缝的主要类型

1.1 干缩裂缝

干缩裂缝是由于混凝土受外部条件的影响，表面水分损失过快，变形较大，内部湿度变化较小、变形较小，较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束，产生较大拉应力从而产生裂缝。相对湿度越低，温度越高，干缩裂缝越易产生。干缩裂缝对混凝土的抗渗性、耐久性均有较大影响，混凝土的水灰比、水泥成分、外加剂掺量、集料的性质和用量等都与干缩裂缝的产生有直接关系。

1.2 收缩裂缝

混凝土塑性收缩裂缝从外观分为无规则网络状、稍有规则的斜纹状和能反映出混凝土分布筋情况与截面变化等规则形状几种类型，它的形成与混凝土的泌水有关，一般在大风及干热天气出现，对混凝土防水性能、钢筋锈蚀、结构耐久性有影响。造成混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、温度、湿度、风速以及混凝土的凝结时间等。

1.3 沉陷裂缝

沉陷裂缝是由于结构地基土质不匀、松软，回填土不实，浸水而造成不均匀沉降所致，或者因为模板刚度不足，模板支撑间距过大，支撑底部松动等导致。特别是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降，致使混凝土结构产生裂缝。而且裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。裂缝宽度受温度变化的影响较小，地基变形稳定之后，沉陷裂缝也基本趋于稳定。

1.4 温度裂缝

温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。混凝土浇筑后，在硬化过程中，水泥水化产生大量的水化热。由于混凝土的体积较大，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升。而混凝土表面散热较快，这样就形成内外的较大温差。较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝，这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中当温差变化较大时，表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束，将产生很大的拉应力而产生裂缝，这种裂缝通常只在混凝土表面较浅的范围内产生。温度裂缝的走向通常无一定规律，大面积结构裂缝常纵横交错，梁板类长度尺寸较大的结构，裂缝多平行于短边;深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行，裂缝沿着长边分段出现，中间较密。裂缝宽度大小不一，受温度变化影响较为明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。

2 裂缝的防治措施

2.1 设计措施

1)严格设计混凝土配合比。在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能地降低混凝土的单位用水量，采用“三低(低砂率、低坍落度、低水胶比)二掺(掺高效减水剂和高性能引气剂)一高(高粉煤灰掺量)”的设计准则，生产出高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值的抗裂混凝土。2)增配构造钢筋，提高抗裂性能。配筋应采用小直径、小间距、全截面的配筋率应在0.3%～0.5%之间。3)在易裂的边缘部位设置暗梁，提高该部位的配筋率，提高混凝土的极限拉伸。4)在结构设计中应充分考虑施工时的气候特征，合理设置后浇缝，保留时间一般不小于60 d。

2.2 施工措施

1)严格控制骨料级配和含泥量。选用10.40 mm连续级配碎石，细度模数2.80～3.00的中砂;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。

2)选择适当外加剂。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。外加剂中糖钙能提高混凝土的和易性，使用水量减少20%左右，水灰比可控制在0.55以下，初凝延长到5 h左右。

3)选择优化配合比。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。

4)采用切实可行的施工工艺。根据泵送大体积混凝土的特点，采用“分段定点，一个坡度，薄层浇筑，循序推进，一次到顶”的方法。这种自然流淌形成斜坡混凝土的方法，能较好地适应泵送工艺，避免混凝土输送管道经常拆除、冲洗和接长，从而提高泵送效率，简化混凝土的泌水处理，保证上下层混凝土浇筑间隔不超过初凝时间。在每个浇筑带的前后布置两道振动器，第一道布置在混凝土出料口，主要解决上部混凝土的振实;由于底层钢筋间距较密，第二道布置在混凝土坡脚处，以确保下部混凝土密实。随着浇筑的推进，振动器也相应跟上，以确保整个高度上混凝土的质量。由于大体积泵送混凝土表面水泥浆较厚，故浇筑结束后须在初凝前用铁滚筒碾压数遍，打磨压实，以闭合混凝土的收缩裂缝。

5)改进施工技术、加强抹压、养护。在混凝土初凝前及时进行二次抹压，消除因混凝土干缩、塑性收缩产生的表面裂缝，增加表面混凝土密实度。二次抹压对于上述裂缝的消除有显著效果，加强早期养护，提高混凝土抗拉强度。

6)加强混凝土浇筑后的养护和测温工作。混凝土浇筑完成后，应及时铺一层塑料薄膜，然后覆盖防火草帘或麻袋片等予以保温，并及时洒水养护。条件具备的应尽快回填土方。土方回填是保温的有效方法，对于防裂缝非常有益。根据大体积混凝土外形尺寸的具体情况，蓄水法与内散外蓄综合法也是工程施工中常常采用的技术措施。对于避免温度裂缝的产生均有良好的效率。混凝土的测温工作量为了掌握混凝土内部温升与表面温度的变化值。因此需安排专门人员进行测温，做到认真负责、数据真实，保证最大温差控制在25℃以内，如发现温度变化异常及时通知技术负责人，以便采取处理措施。

7)严格技术管理，强化过程控制。大体积混凝土施工是一个系统工程，不仅要有切实可行的技术措施，而且还要有行之有效的组织措施与管理措施，以保证施工过程处于受控状态。浇筑前要进行认真充分的技术交底准备工作，严格按照施工交底及技术方案的要求来指导施工，强化落实责任到人，以确保混凝土的浇筑质量。