建筑師施工經驗分享:如何控制工程施工中大體積混凝土裂縫

　　前言
　　隨著施工技術的突飛猛進，大體積混凝土在結構中應用的越來越多。我國普通混凝土配合比設計規(guī)范規(guī)定：混凝土結構物中實體最小尺寸不小于1m的部位所用的混凝土即為大體積混凝土；美國則規(guī)定為：任何現澆混凝土，只要有可能產生溫度影響的混凝土均稱為大體積混凝土。目前，國內外對機械荷載引起的開裂問題研究得較為透徹。而對溫度荷載引起的有關裂縫的研究尚不充分。我們應對此加以重視，防止危害結構的裂縫產生。另外對于大體積混凝土內溫度應力與裂縫控制也多集中在水利工程中的大壩、高層建筑的深基礎底板。而對于一般施工過程中大體積混凝土的裂縫的研究并未得到足夠的重視。
　　1.大體積混凝土裂縫產生的主要原因
　　大體積混凝土結構裂縫的發(fā)生是由多種因素引起的，各類裂縫產生的主要影響因素如下：
　　1.1水泥水化熱的影響
　　水泥水化過程中放出大量的熱，且主要集中在澆筑后的7d左右，一般每克水泥可以放出500J左右的熱量，如果以水泥用量350kg/m3～550kg/m3來計算，每立方米混凝土將釋放出17500KJ～27500的熱量，從而使混凝土內部溫度升高（可達70℃左右，甚至更高）尤其對大體積混凝土來講，這種現象更加嚴重因為混凝土內部和表面的散熱條件不同，故混凝土中心溫度很高，就會形成溫度梯度，使混凝土內部產生壓應力，表面產生拉應力，當拉應力超過混凝土的極限抗拉強度時混凝土表面就會產生裂縫。
　　1.2混凝土的收縮
　　混凝土在空氣中硬結時體積減小的現象稱為混凝土收縮?；炷猎诓皇芡饬Φ那闆r下的這種自發(fā)變形，受到外部約束時（支撐條件、鋼筋等），將在混凝土中產生拉應力，使得混凝土開裂。引起混凝土的裂縫主要有塑性收縮、干燥收縮和溫度收縮等三種。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固結硬過程中產生的體積變化，后期主要是混凝土內部自由水分蒸發(fā)而引起的干縮變形。
　　1.3外界氣溫濕度變化的影響
　　大體積混凝土結構在施工期間，外界氣溫的變化對防止大體積混凝土裂縫的產生起著很大的影響?；炷羶炔康臏囟仁怯蓾仓囟?、水泥水化熱的絕熱溫度和結構的散熱溫度等各種溫度疊加之和組成。澆筑溫度與外界氣溫有著直接關系，外界氣溫愈高，混凝土的澆筑溫度也就會愈高；如果外界溫度降低則又會增加大體積混凝土的內外溫差梯度。如果外界溫度的下降過快，會造成很大的溫度應力，極其容易引發(fā)混凝土的開裂。另外外界的濕度對混凝土的裂縫也有很大的影響，外界的濕度降低會加速混凝土的干縮，也會導致混凝土裂縫的產生。
　　1.4其他因素的影響
　　建筑物基礎的不均勻沉降也會產生裂縫，這種裂縫會隨著基礎沉降而不斷的增大，待地基下沉穩(wěn)定后，將不會變化。超荷載使用或未達到設計過早加荷載導致結構出現裂縫，這種裂縫稱之為荷載裂縫。混凝土配合比不良會造成混凝土塑性沉降裂縫，一般是混凝土配合比中，粗骨料級配不連續(xù)、數量不夠，砂率及水灰比不當所造成的裂縫。
　　2.大體積混凝土施工質量控制措施
　　2.1大體積混凝土配合比設計
　　2.1.1原材料選用由于水泥的用量直接影響著水化熱的多少，大體積混凝土應選用水化熱較低的水泥，如低熱礦渣硅酸鹽水泥、中熱硅酸鹽水泥等，并盡可能減少水泥用量。細骨料宜采用2區(qū)中砂，因為使用中砂比用細砂可減少水及水泥的用量。在可泵送情況下粗骨料，選用粒徑5—20mm連續(xù)級配石子，以減少混凝土收縮變形。使用摻合料，應用添加粉煤灰技術。在混凝土中摻用的粉煤灰不僅能夠節(jié)約水泥，降低水化熱，增加混凝土和易性，而且能夠大幅度提高混凝土后期強度，推移溫升峰值出現時間。
　　2.1.2外加劑的使用。采用減水劑，如緩凝高效減水劑；采用膨脹劑，如廣泛使用u型膨脹劑無水硫鋁酸鈣或硫酸鋁。試驗表明，在混凝土添加了膨脹劑之后混凝土內部產生的膨脹應力，可以抵消一部分混凝土的收縮應力，這樣，相應地提高混凝土抗裂強度。