摘要：大體積混凝土的裂縫產(chǎn)生的原因是錯(cuò)綜復(fù)雜的，本文主要針對(duì)大體積混凝土的裂縫進(jìn)行分析

　　關(guān)鍵詞：大體積混凝土,裂縫

　　一、大體積混凝土的定義

　　在現(xiàn)代化建設(shè)中，隨著大規(guī)模的經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，工業(yè)與民用建筑中的大型基礎(chǔ)往往都是采用大體積的混凝土建造的。現(xiàn)在，引用國(guó)外建筑學(xué)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)的定義就是：結(jié)構(gòu)斷面最小厚度在80cm以上;同時(shí)水化熱引起混凝土內(nèi)部的最高溫度與外界氣溫之差，預(yù)計(jì)超過(guò)25℃的混凝土，稱為大體積混凝土。也就是說(shuō)大體積混凝土都有一個(gè)共同的特征：結(jié)構(gòu)厚實(shí)，混凝土量大，工程條件復(fù)雜，施工技術(shù)要求高;水泥水化熱高使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度和收縮變形;因此，大體積混凝土經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題，不是力學(xué)上的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，而是以控制混凝土溫度變形裂縫，從而提高混凝土的抗?jié)B、抗裂、抗侵蝕性能，以提高建筑結(jié)構(gòu)的耐久年限而作為最重要的任務(wù)。

　　二、裂縫的基本概念

　　混凝土是一種由多種材料組成的人造石材。它雖具有抗壓強(qiáng)度高與耐久性能良好的特性，但是抗拉強(qiáng)度很低，受拉時(shí)變形能力小，容易開(kāi)裂等缺點(diǎn)。對(duì)于裂縫這個(gè)問(wèn)題，長(zhǎng)期以來(lái)存在不同的認(rèn)識(shí)，一種觀點(diǎn)認(rèn)為混凝土工程不應(yīng)有裂縫;另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，混凝土裂縫是不可避免的�！∥覈�(guó)著名工程結(jié)構(gòu)裂縫控制專家王鐵夢(mèng)教授在其專著《工程結(jié)構(gòu)裂縫控制》一書(shū)中指出:“工程裂縫問(wèn)題是具有相當(dāng)普遍性的技術(shù)難題，如何因地制宜地把裂縫控制在無(wú)害范圍之內(nèi)是結(jié)構(gòu)工程師的藝術(shù)。”近代科學(xué)關(guān)于混凝土強(qiáng)度的細(xì)觀研究以及大量工程實(shí)踐所提供的經(jīng)驗(yàn)都說(shuō)明,結(jié)構(gòu)物的裂縫是不可避免的。

　　許多工程裂縫的原因是綜合性的，重要的是必須區(qū)別是由于什么原因引起的，是外負(fù)荷引起的還是由于結(jié)構(gòu)變形變化引起的。外荷引起的會(huì)使鋼筯的應(yīng)力很高，而由變形變化引起的，應(yīng)力卻很低。

　　大體積混凝土內(nèi)出現(xiàn)的裂縫，按其深度不同，一般可分為貫穿裂縫，深層裂縫、表面裂縫三種。貫穿裂縫切斷了結(jié)構(gòu)斷面，可能破壞結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性，它的危害是較嚴(yán)重的，深層裂縫部分地切斷了結(jié)構(gòu)斷面，也有一定危害性;表面裂縫一般危害較小，但處于基礎(chǔ)或老混凝土約束范圍內(nèi)的表面裂縫，在內(nèi)部混凝土降溫過(guò)程中，可能發(fā)展成貫穿裂縫。

　　三、裂縫形成的原因

　　大體積混凝土施工階段所產(chǎn)生的溫度裂縫，是其內(nèi)部發(fā)展的結(jié)果。一方面混凝土由于內(nèi)外溫差而產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變，另一方面是結(jié)構(gòu)物的外部約束和混凝土各質(zhì)點(diǎn)間的約束來(lái)阻止這種應(yīng)變。一旦溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土能承受的抗拉強(qiáng)度時(shí)，即會(huì)出現(xiàn)裂縫。以下是產(chǎn)生裂縫的主要原因：

　　1、水泥的水化熱的因素

　　水泥在水化過(guò)程中要發(fā)出一定的熱量。而大體積混凝土結(jié)構(gòu)物一般斷面較厚，水泥發(fā)出的熱量聚集在結(jié)構(gòu)物內(nèi)部不易散發(fā)出來(lái)。由于混凝土的導(dǎo)熱性能較差，澆筑初期混凝土的強(qiáng)度和彈性模量都很低，對(duì)水化熱引起的急劇溫升約束不大，相應(yīng)的溫度應(yīng)力也較小。隨著混凝土齡期的增長(zhǎng)，彈性模量的增高，對(duì)混凝土內(nèi)部降溫收縮的約束也就愈來(lái)愈大，以致產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力。當(dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度不足以抵抗這種拉應(yīng)力時(shí)，便開(kāi)始出現(xiàn)溫度裂縫。

　　2、環(huán)境溫度變化的因素

　　大體積混凝土在施工階段，環(huán)境溫度的變化是常見(jiàn)的。當(dāng)外界氣溫高，混凝土澆筑時(shí)的氣溫也就高。而外界環(huán)境溫度驟降，會(huì)使內(nèi)外部混凝土的溫差更大，溫度應(yīng)力也愈大。同時(shí)，在高溫條件下，大體積混凝土不易散熱，并且有較大的延續(xù)時(shí)間(混凝土構(gòu)造物尺寸厚度愈大延續(xù)時(shí)間愈長(zhǎng))。這對(duì)大體積混凝土更為不利。

　　3、約束條件的因素

　　大體積混凝土由于溫度變化會(huì)產(chǎn)生變形，而這種變形又受到約束，便產(chǎn)生了應(yīng)力，這就是溫度變化引起的應(yīng)力狀態(tài)。而當(dāng)應(yīng)力超過(guò)某一數(shù)值時(shí)，便引起裂縫。

　　4、混凝土的收縮變形的因素

　　混凝土中大部分的水分要蒸發(fā)，有少部分的是水泥硬化所需要的�；炷�土水化時(shí)產(chǎn)生的體積變形，我們稱它為“自身體積變形”。多余水分的蒸發(fā)，會(huì)引起混凝土體積的收縮，這種收縮變形若受到約束力的影響，即可引起混凝土的開(kāi)裂，并隨著齡期的增加而發(fā)展。

　　四、防止裂縫的措施

　　1、地基的處理

　　對(duì)于大體積混凝土一般都是厚實(shí)體重的整澆式結(jié)構(gòu)物，地基對(duì)基礎(chǔ)的影響很明顯。所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)防止地基不均勻的下沉，基礎(chǔ)的約束力這兩方面引起的裂縫。

　　2、設(shè)置合理的分縫分塊

　　合理的分縫分塊，如設(shè)置伸縮縫、沉降縫等，不僅可以減輕約束作用，縮小約束范圍，同時(shí)也可利用澆筑面的層面散熱，降低混凝土內(nèi)部的溫度。

　　3、合理布置分布鋼筯

　　實(shí)踐證明，合理的配筋可以提高混凝土的極限拉伸值，而且當(dāng)鋼筯的直徑細(xì)且間距較密時(shí)，對(duì)提高混凝土的抗裂效果較好。

　　4、混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)不宜太高

　　大體積混凝土的結(jié)構(gòu)物中，如富余的強(qiáng)度等級(jí)過(guò)高，會(huì)使水泥用量增多，不僅費(fèi)用增大，施工中還會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部溫度過(guò)高，造成內(nèi)外溫度過(guò)大，從而引起結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂。

　　5、水泥品種與用量

　　對(duì)于大體積混凝土所用的水泥，應(yīng)優(yōu)先選用礦渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥。在滿足強(qiáng)度和耐久性的條件下，一定要把水泥用量降低到最小限度，從而降低混凝土內(nèi)部的最高溫度。

　　6、集料的選用

　　粗細(xì)集料的粒徑級(jí)配合理，對(duì)節(jié)約水泥和保證混凝土具有良好的和易性有很大的關(guān)系。選用較粗的細(xì)集料，會(huì)使用水量減少，從而使水泥用量減少。連續(xù)粒徑的粗集料，因大顆粒的空隙，由很小的石子來(lái)填充，可使其空隙率降低，密實(shí)性增加，因而可以節(jié)約水泥。

　　7、和易性的要求

　　和易性是指混凝土拌和物能保持混凝土成分的均勻，不致發(fā)生離析現(xiàn)象，且易于施工操作的性能。它是一項(xiàng)綜合性的技術(shù)性質(zhì)，包括流動(dòng)性、粘聚性和保水性等方面的含義。在大體積混凝土工程中，減少水泥用量固然重要，但一定要滿足拌和物的和易性。因和易性不好的拌和物澆筑凝固后會(huì)造成蜂窩、麻面，露筋等，同樣會(huì)造成質(zhì)量問(wèn)題。

　　8、外加劑的應(yīng)用

　　在混凝土中摻入少量的外加劑，可以改善混凝土拌和物的性能，節(jié)約水泥用量。降低造價(jià)的同時(shí)，減少水泥用量會(huì)使大體積混凝土的水化熱降低。

　　9、施工的工藝

　　混凝土攪拌采用二次投料工藝，其主要優(yōu)點(diǎn)是無(wú)泌水現(xiàn)象，使大體積混凝土上下層強(qiáng)度差減少，離析現(xiàn)象也大大減少。澆筑時(shí)分層澆筑可分為全面分層、分段分層、斜面分層的方法進(jìn)行澆筑，以確�；炷�土澆筑密實(shí)。

　　10、養(yǎng)護(hù)

　　為了保證新澆筑的混凝土有適宜的硬化條件，防止在早期由于干縮而產(chǎn)生的裂縫。大體積混凝土應(yīng)在澆筑完畢后，及早灑水養(yǎng)護(hù)，(早期應(yīng)避免陽(yáng)光直接照射)，以保持混凝土表面經(jīng)常濕潤(rùn)。在混凝土凝結(jié)后，表面及四周就按規(guī)定增加濕度，這不僅能增長(zhǎng)混凝土的強(qiáng)度，同時(shí)也是防止發(fā)生早期干縮裂縫。

　　混凝土土養(yǎng)護(hù)時(shí)的溫度控制方法，一是降溫法，即在混凝土澆筑成型后，通過(guò)循環(huán)的冷卻水進(jìn)行降溫，借以減少混凝土內(nèi)外的溫差。第二種是保溫法，混凝土澆筑成型后，通過(guò)保溫材料或其它的方法，以提高混凝土表面及四周散熱面的溫度，從而減少內(nèi)外的溫差。

　　混凝土的前期養(yǎng)護(hù)完成后，在拆模后應(yīng)迅速填土，起到保溫保濕的作用。不得使混凝土長(zhǎng)期裸露在外，這是保證混凝土中期和后期不出現(xiàn)裂縫的主要措施。

　　總之，大體積混凝土的裂縫產(chǎn)生的原因是錯(cuò)綜復(fù)雜的。這種裂縫雖較為常見(jiàn)，但即使是裂縫在允許的范圍內(nèi)，它對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久性等方面也有所影響。所以今后我們要對(duì)這方面予以重視和加以控制，進(jìn)一步地探索和研究這方面的知識(shí)，不斷完善大體積混凝土的施工技術(shù)。

　　本文選自國(guó)家級(jí)科技期刊《商品混凝土》。本刊以馬列主義、毛澤東思想、鄧小平理論和“三個(gè)代表”重要思想為指導(dǎo)，全面貫徹黨的教育方針和“雙百方針”，理論聯(lián)系實(shí)際，開(kāi)展教育科學(xué)研究和學(xué)科基礎(chǔ)理論研究，交流科技成果，促進(jìn)學(xué)院教學(xué)、科研工作的發(fā)展，為教育改革和社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)做出貢獻(xiàn)。