隨著市政工程建設(shè)發(fā)展的日新月異，大體積混凝土越來越多的應(yīng)用在市政工程中，如市政橋梁工程、城市高架路工程、給排水沉井工程等等。其主要特點(diǎn)是體積大，表面小，水泥水化熱釋放較集中，內(nèi)部溫升較快，當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差較大時(shí)，就會產(chǎn)生裂縫，影響結(jié)構(gòu)安全和正常使用，所以大體積混凝土裂縫的控制和預(yù)防一直是混凝土施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)，筆者就大體積混凝土裂縫的分類、產(chǎn)生原因、預(yù)防措施等作以簡要探析。

　　一、大體積混凝土裂縫的分類及危害程度

　　大體積混凝土出現(xiàn)的裂縫按深度不同，可分為三種：表面裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫。

　　1、表面裂縫主要是由于溫度變化產(chǎn)生的裂縫，一般危害性較小，但影響外觀質(zhì)量。

　　2、深層裂縫部分地切斷了結(jié)構(gòu)斷面，對結(jié)構(gòu)耐久性產(chǎn)生一定危害。

　　3、貫穿裂縫是由混凝土表面裂縫發(fā)展為深層裂縫，最終形成貫穿裂縫，它切斷了結(jié)構(gòu)的斷面，可能破壞結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性，其危害程度最為嚴(yán)重。

　　二、大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

　　大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生主要有以下五個(gè)方面的原因：

　　1、水泥水化熱的影響

　　水泥在水化過程中產(chǎn)生了大量的熱量，因而使混凝土內(nèi)部的溫度升高，當(dāng)混凝土內(nèi)部與表面溫差過大時(shí)，就會產(chǎn)生溫度應(yīng)力和溫度變形。溫度應(yīng)力與溫差成正比，溫差越大，溫度應(yīng)力越大，當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土內(nèi)外的約束力時(shí)，就會產(chǎn)生裂縫�；炷�土內(nèi)部的溫度與混凝土的厚度及水泥用量有關(guān)，混凝土越厚，水泥用量越大，內(nèi)部溫度越高。

　　2、外界氣溫變化的影響

　　混凝土內(nèi)部溫度是由水泥水化熱引起的絕熱溫度、澆注溫度和散熱溫度三者的疊加，當(dāng)氣溫下降，特別是氣溫驟降，會大大增加外層混凝土與混凝土內(nèi)部的溫度梯差，產(chǎn)生溫差和溫度應(yīng)力，使混凝土產(chǎn)生裂縫。

　　3、混凝土收縮變形的影響

　　混凝土中的80%水分要蒸發(fā)，約20%的水分是水泥硬化所必需的。而最初失去的30%自由水分幾乎不引起收縮，隨著混凝土的陸續(xù)干燥而使20%的吸附水逸出，就會出現(xiàn)干燥收縮，而表面干燥收縮快，中心干燥收縮慢。由于表面的干燥受到中心部位混凝土的約束，因而在表面產(chǎn)生拉應(yīng)力而出現(xiàn)裂縫。

　　4、內(nèi)外約束條件的影響

　　混凝土在早期溫度上升時(shí)，產(chǎn)生的膨脹受到約束而產(chǎn)生壓應(yīng)力。當(dāng)溫度下降，則產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力。另外，混凝土內(nèi)部由于水泥的水化熱而形成中心溫度高，熱膨脹大，因而在中心區(qū)產(chǎn)生壓應(yīng)力，在表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。若拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，混凝土將會產(chǎn)生裂縫。

　　5、混凝土沉陷的影響

　　支撐模板的支架、支撐等變形下沉過大，會引發(fā)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫，過早拆除模板支架易使未達(dá)到強(qiáng)度的混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生裂縫和破損。

　　三、大體積混凝土裂縫的控制措施

　　大體積混凝土裂縫的控制主要從原材料及配合比、澆筑及振搗、養(yǎng)護(hù)等三個(gè)方面采取相應(yīng)措施。

　　1、合理優(yōu)化控制原材料及配合比

　�。�1）應(yīng)選用水化熱較低的水泥，以降低水泥水化所產(chǎn)生的熱量，從而控制大體積混凝土溫度的升高，避免產(chǎn)生較大的溫差應(yīng)力。比較常用的水化熱較低的水泥有火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰質(zhì)硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、低熱微膨脹水泥、大壩水泥等。

　�。�2）嚴(yán)格控制骨料的級配及含泥量。如果含泥量過大，會增加混凝土的收縮，引起混凝土抗拉強(qiáng)度的降低，致使混凝土開裂。

　�。�3）在保證強(qiáng)度的情況下，盡可能降低水灰比，減少水泥的用量，以減少水泥的水化熱。

　�。�4）采用大塊石集料配制，毛石尺寸控制在150毫米左右，但總量不宜超過混凝土體積的25%.（5）選用合適的緩凝、減水等外加劑，以改善混凝土的性能，延長混凝土的凝結(jié)時(shí)間。

　　（6）控制好混凝土的塌落度，不宜過大，一般在120+-20毫米即可。

　�。�7）夏季高溫施工時(shí)，采用冰水降低粗骨料的溫度，或用冰水拌合混凝土，將混凝土的入模溫度控制在25度以下。

　　2、分層澆筑及振搗措施

　　實(shí)際施工中常采取分層澆筑混凝土，利用澆筑面散熱，以大大減少施工中出現(xiàn)裂縫的可能性。選擇澆筑方案時(shí)，除應(yīng)滿足每一處混凝土在初凝前就被上一層新混凝土覆蓋并搗實(shí)完畢外，還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)大小、鋼筋疏密、預(yù)埋管道和地腳螺栓的留設(shè)、混凝土供應(yīng)情況以及水化熱等因素的影響，常采用的方法有以下幾種：（1）全面分層。即在第一層全面澆筑完畢后，再回頭澆筑第二層，此時(shí)應(yīng)使第一層混凝土還未初凝，如此逐層連續(xù)澆筑，直至完工為止。這種方案適用于結(jié)構(gòu)平面尺寸不太大，施工時(shí)從短邊開始，沿長邊推進(jìn)比較合適。必要時(shí)可分成兩段，從中間向兩端或從兩端向中間同時(shí)進(jìn)行澆筑。

　　（2）分段分層�；炷�土澆筑時(shí)，先從底層開始，澆筑至一定距離后澆筑第二層，如此依次向前澆筑其他各層。由于總的層數(shù)較多，所以澆筑到頂后，第一層末端的混凝土還未初凝，又可以從第二段依次分層澆筑。這種方案適用于單位時(shí)間內(nèi)要求供應(yīng)的混凝土較少，結(jié)構(gòu)物厚度不太大而面積或長度較大的工程。

　�。�3）斜面分層。要求斜面坡度不大于1/3，適用于結(jié)構(gòu)長度大大超過厚度3倍的情況。混凝土從澆筑層下端開始，逐漸上移。混凝土的振搗也要適應(yīng)斜面分層澆筑工藝，一般在每個(gè)斜面層的上、下各布置一道振動器。上面的一道布置在混凝土卸料處，保證上部混凝土的搗實(shí)。下面一道振動器布置在近坡腳處，確保下部混凝土密實(shí)。隨著混凝土澆筑的向前推進(jìn)，震動器也相應(yīng)跟上。

　　3、養(yǎng)護(hù)措施

　　大體積混凝土養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵是保持適宜的溫度和濕度，以便控制混凝土內(nèi)外溫差，促進(jìn)混凝土強(qiáng)度正常發(fā)展的同時(shí)，防止混凝土裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)，不僅要滿足強(qiáng)度增長的需要，還應(yīng)通過溫度控制，防止因溫度變形引起混凝土開裂。

　　（1）混凝土的中心溫度與表面溫度之間、混凝土表面溫度與室外最低氣溫之間的溫差均應(yīng)控制在20度以下，當(dāng)混凝土具有足夠的抗裂能力時(shí)，溫差不大于25~30度。

　�。�2）采用內(nèi)部降溫法降低混凝土內(nèi)外溫差。內(nèi)部降溫法是在混凝土內(nèi)部預(yù)埋水管，通入冷卻水，降低混凝土內(nèi)部最高溫度。冷卻在混凝土剛澆筑完時(shí)就開始進(jìn)行。我國三峽大壩工程就是采用了這種方法。

　�。�3）保溫法是在結(jié)構(gòu)外露的混凝土表面以及模板外側(cè)覆蓋保溫材料（如草袋、鋸木、濕砂等），在緩慢的散熱過程中，使混凝土獲得必要的強(qiáng)度，以控制混凝土的內(nèi)外溫差小于20℃。

　　（4）根據(jù)工程的具體情況，盡可能延長養(yǎng)護(hù)時(shí)間，拆模后立即回填或再覆蓋保護(hù)，同時(shí)預(yù)防近期驟冷氣候影響。大體積混凝土濕潤養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)符合下列規(guī)定：當(dāng)采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥時(shí)，不少于14天； 當(dāng)采用火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、低熱微膨脹水泥、礦渣硅酸大壩水泥、現(xiàn)場摻粉煤灰水泥等時(shí)，不少于21天。同時(shí)要注意夏季高溫期濕潤養(yǎng)護(hù)時(shí)間均不得少于28天。

　　大體積混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制直接關(guān)系到混凝土結(jié)構(gòu)的使用性能，如何采取更好的方法來降低混凝土的水化熱，原材料的用量及配合比該如何控制，原材料的溫度是否可以再降低，采用更實(shí)用可靠的養(yǎng)護(hù)措施等等，這些都有待于在施工實(shí)踐中進(jìn)一步積累經(jīng)驗(yàn)，采取有效措施，使大體積混凝土的開裂問題能得到更好的解決，以使大體積混凝土能夠更廣泛地應(yīng)用到市政工程中。

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