隨著市政工程建設發(fā)展的日新月異，大體積混凝土越來越多的應用在市政工程中，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，當混凝土內(nèi)外溫差較大時，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防一直是混凝土施工的重點和難點，筆者就大體積混凝土裂縫的分類、產(chǎn)生原因、預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，當混凝土內(nèi)部與表面溫差過大時，就會產(chǎn)生溫度應力和溫度變形。溫度應力與溫差成正比，溫差越大，溫度應力越大，當溫度應力超過混凝土內(nèi)外的約束力時，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，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，產(chǎn)生的膨脹受到約束而產(chǎn)生壓應力。當溫度下降，則產(chǎn)生較大的拉應力。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)生壓應力，在表面產(chǎn)生拉應力。若拉應力超過混凝土的抗拉強度，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到強度的混凝土結(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)護等三個方面采取相應措施。

　　1、合理優(yōu)化控制原材料及配合比

　�。�1）應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，引起混凝土抗拉強度的降低，致使混凝土開裂。

　�。�3）在保證強度的情況下，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，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，除應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完畢外，還應考慮結(jié)構(gòu)大小、鋼筋疏密、預埋管道和地腳螺栓的留設、混凝土供應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，此時應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，施工時從短邊開始，沿長邊推進比較合適。必要時可分成兩段，從中間向兩端或從兩端向中間同時進行澆筑。

　�。�2）分段分層�；炷�土澆筑時，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間內(nèi)要求供應的混凝土較少，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�；炷�土的振搗也要適應斜面分層澆筑工藝，一般在每個斜面層的上、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。下面一道振動器布置在近坡腳處，確保下部混凝土密實。隨著混凝土澆筑的向前推進，震動器也相應跟上。

　　3、養(yǎng)護措施

　　大體積混凝土養(yǎng)護的關鍵是保持適宜的溫度和濕度，以便控制混凝土內(nèi)外溫差，促進混凝土強度正常發(fā)展的同時，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，不僅要滿足強度增長的需要，還應通過溫度控制，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控制在20度以下，當混凝土具有足夠的抗裂能力時，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就開始進行。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)護時間，拆模后立即回填或再覆蓋保護，同時預防近期驟冷氣候影響。大體積混凝土濕潤養(yǎng)護時間應符合下列規(guī)定：當采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥時，不少于14天； 當采用火山灰質(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，不少于21天。同時要注意夏季高溫期濕潤養(yǎng)護時間均不得少于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，采用更實用可靠的養(yǎng)護措施等等，這些都有待于在施工實踐中進一步積累經(jīng)驗，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用到市政工程中。

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