大体积混凝土裂缝的成因及防治措施

作者：陈传刊

来源：《科技资讯》 2011年第11期

陈传刊

(佛山市南海区房产建筑工程有限公司 广东佛山 528200)

摘 要:混凝土在浇筑过程中出现不同程度、不同形式的裂缝,这是一个相当普遍的现象,建筑工程建设中,大体积混凝施工出现裂缝更为普遍。在施工中混凝土出现裂缝,影响到建筑物的整体性和耐久性,本文仅对施工中大体积混凝土裂缝的成因和防治措施做一探讨。

关键词:大体积混凝土 裂缝 防治措施

中图分类号:TU755 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)05(c)-0214-01

前言

随着建筑施工技术飞速发展,现代建筑中经常涉及到大体积混凝土施工,如高层楼房基础、大型设备基础等,其主要特点是体积大,表面小,水泥水化热释放较集中,内部温升较快。当混凝土内外温差较大时,会产生温度裂缝,影响结构安全和正常使用,所以必须从根本上加以分析,来保证施工的质量。

1 大体积混凝土产生裂缝的成因

大体积混凝土内出现的裂缝按深度的不同,分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝3种。贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝,最终形成贯穿裂缝。它切断了结构的断面,可能破坏结构的整体性和稳定性,其危害性较严重。而深层裂缝部分地切断了结构断面,也有一定危害性。表面裂缝一般危害性较小,但也影响外观质量。出现裂缝并不是绝对地影响结构安全,它有一个最大允许值。处于室内正常环境的一般构件最大裂缝宽度≤0.3毫米;处于露天或室内高湿度环境的构件最大裂缝宽度≤0.2毫米。对于地下或半地下结构,混凝土的裂缝主要影响其防水性能。一般当裂缝宽度在0.1～0.2毫米时,虽然早期有轻微渗水,但经过一段时间后,裂缝可以自愈。如超过0.2～0.3毫米,则渗漏水量将随着裂缝宽度的增加而迅速加大。所以,在地下工程中应尽量避免超过0.3毫米贯穿全断面的裂缝。如出现这种裂缝,将大大影响结构的使用,必须进行化学灌浆加固处理。大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝,一方面是混凝土内部因素:由内外温差而产生的;另一方面是混凝土的外部因素:结构的外部约束和混凝土各质点间的约束,阻止混凝土收缩变形,混凝土抗压强度较大,但抗拉能力却很小,所以温度应力一旦超过混凝土能承受的抗拉强度时,即会出现裂缝。这种裂缝的宽度在允许限值内,一般不会影响结构的强度,但却对结构的耐久性有所影响,因此必须予以重视和加以控制。而产生裂缝的主要原因有水泥水化热、外界气温变化和混凝土的收缩等造成。

2 大体积混凝土裂缝的主要施工防治措施

2.1 合理选材,改善配比

(1)原材料控制。①水泥:采用水化热较低和凝结时间较长的水泥,如矿渣水泥或粉煤灰水泥等。在材料比选时,应对不同种类和品牌的水泥取样进行水化热试验,经过分析比较,优先选用同量同等条件下水化热较低的水泥。②粗骨料:采用5mm～31.5mm连续级配碎石,针片状颗粒含量

不应大于10％,含泥量不应大于1％。③细骨料:采用级配良好、质地坚硬的优质中粗河砂,含泥量不应大于2％,细度模数控制在2.3mm～2.7mm之间。④水:达到饮用水标准。⑤粉煤灰:粉煤灰是一种优质的掺和料,使用时应选择一级粉煤灰,尽可能选用细度模数大且烧失量低的粉煤灰。⑥外加剂:采用缓凝高效减水剂。(2)改善配比。尽可能降低水泥用量。根据水化热温升经验公式:T=To+Q／N+L／50(式中:T—水化热温升,℃;To—混凝土入模温度,℃;Q—每立方米混凝土水泥用量,Kg／m3;N—试验常数,早强类水泥取9,普通水泥取10,矿渣类水泥取11;L—每立方米混凝土粉煤灰用量,Kg／m3。)可知,每立方米混凝土每减少10Kg水泥用量,混凝土的水化热温升降低1℃左右。因此,在保证混凝土强度的前提下,尽可能降低水泥用量是最可靠的控温措施之一。水泥用量一般不应超过350Kg／m3。参用粉煤灰。混凝土掺加粉煤灰主要是为了取代部分水泥,减少水泥用量,降低水化热,同时还可以充当填充材料,并改善混凝土的和易性。粉煤灰用量一般为水泥用量的30％～40％。掺加高效减水剂。混凝土掺加高效减水剂有双重作用,一方面使混凝土缓凝,以推迟水化热峰值的出现,使混凝土表面温度梯度减少;另一方面可以降低水灰比,避免水灰比过大产生塑性收缩。

2.2 其他施工措施�

在混凝土浇筑施工过程中可采取有效的技术措施减少大体积混凝土裂缝的产生。(1)降低混凝土浇筑温度。施工中可采用降低水和骨料的温度的方法降低混凝土的浇筑温度,必要时可采用冰水搅拌混凝土,是降低混凝土温升的一种较为有效的措施。施工中还可以采用减少装卸转运次数、给混凝土泵搭遮阳篷、在混凝土泵管上覆盖湿麻袋等辅助措施来降低混凝土浇筑温度。(2)采用二次振捣工艺。二次振捣可减少混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部产生水份和空隙,提高混凝土和钢筋间的握裹力,防止因混凝土沉降收缩产生的裂缝,还可以减少内部微裂缝,增加混凝土密实度,从而有效地提高抗裂性。(3)薄层浇筑。在浇筑时宜采用薄层浇筑的方法,增加混凝土的散热机会,以降低混凝土温升。(4)在混凝土表面撒石子。大体积混凝土表面水泥浆较厚,混凝土浇筑后可在表面均匀撒上一层薄薄的小石子,在混凝土浇筑后4h～8h内用长刮尺刮平,初凝前用铁滚碾压,再用木抹子搓平压实,以控制混凝土表面裂缝。

2.3 采取合理的养护措施=

采取合理的养护措施是预防大体积混凝土浇筑后开裂的重要措施。混凝土浇筑后,应尽快回填土(土是混凝土最好的养护材料之一),目前这是混凝土保温保湿养护的最有效方法,对预防混凝土裂缝是非常有益的。如采用蓄水法保温养护,在混凝土施工期间可通入冷却循环水,以便加快承台内部热量的散发。如采用内散外蓄综合养护措施,可有效降低混凝土的温升值,且可大大缩短养护周期,对于超厚大体积混凝土施工尤其适用。

2.4 监测措施

大体积混凝土温度控制的测试内容:(1)混凝土绝热温升的测试,混凝土绝热温升的测试有两种方法,间接法和直接法。间接法是用水泥的水化热、水泥用量、混凝土比热、混凝土密度来计算混凝土绝热温升。直接法是用混凝土绝热温升实验仪直接测定混凝土绝热温升。直接法测定结果准确,但是实验设备和实验过程比较复杂,一般用于大型工程中。中小型工程常不具备这种条件,一般用间接法即可满足要求;(2)混凝土浇筑温度的监测,监测混凝土浇筑时的温度,保证浇筑温度不要超过控制标准,以便控制混凝土浇筑后的温度升高峰值。同时也包括对混凝土搅拌、运输过程中温度的监测和混凝土原材料温度的监测;(3)养护过程中的温度监测一般监测浇筑后大体积混凝土内部(中部、表面、底部)的温度和环境气温的变化情况,用来控制混凝土的降温速度和内外部温差(一般要求温差△T25℃),也可用来进一步计算混凝土中的温度应力,确定混凝土的抗拉强度是否大于此时混凝土中产生的拉应力,保证对裂缝的控制。这些监测结果能及时反馈现场大体积混凝土浇筑块内温度变化的实际情况,以及所采用的施工技术措施的效果,为工程技术人员及时采取温控对策提供科学依据。

3 结语

综上所述,大体积混凝土产生裂缝的原因是多种多样的,裂缝控制是个系统工程,涉及设计、施工、材料、生产、现场养护等多方面,为了保证工程的质量,必须在设计、施工等过程中采取相应的、可靠的技术措施才能有效地控制和减少大体积混凝土裂缝的发生。