對市政工程大體積混凝土裂縫產生的原因與預防措施探究

陳軒 張超 李幸

【摘要】進入新時期，市政工程面臨的嚴峻問題是大體積混凝土的開裂，對混凝土裂縫的控制工作是市政工程開展過程中的重點。本文分析了市政工程大體積混凝土裂縫產生的原因，并對大體積混凝土裂縫的控制與預防措施進行論述。

【關鍵詞】市政工程；大體積；混凝土；預防措施

近年來，我國的基礎設施建設在快速的發展，大體積混凝土施工在日益增多，在施工過程中不可避免的會出現混凝土裂縫問題。大體積混凝土裂縫的出現，將從一定程度上影響市政工程結構的持久性與耐用性，由此可見，采取切實可行的預防措施對維持市政工程建筑的質量意義重大。

1、 市政工程大體積混凝土裂縫產生的原因分析

1.1 混凝土收縮變形的影響

混凝土中有將近80%的水分會蒸發，而大約20%的水分是水泥硬化過程中所必備的。需要我們明確意識到的一點是混凝土中最初蒸發的30%的水分是不會導致混凝土收縮的，隨著混凝土水分的不斷干燥會有20%的水分溢出，而這20%的水分不像最初30%的水分，它是會引起混凝土干燥收縮的，而混凝土干燥原理表明，表層混凝土干燥的越快、其中心混凝土干燥的會越慢。

1.2 外界氣溫濕度變化的影響

外界氣溫的變化對混凝土裂縫產生有重要的影響，通過對混凝土內部溫度來源進行分析，我們能夠發現澆筑溫度、結構散熱溫度以及水泥水化熱溫升等均為內部溫度的重要組成部分。澆筑溫度與外界的氣溫有著必然的聯系，外界氣溫越高，混凝土內部的澆筑溫度也就越高，相反如若外界的氣溫相對比較低，那么混凝土內部的溫度也比較低?；炷亮芽p的出現除了會受外界溫度的影響外，還會受到外界濕度的影響，外界濕度的降低將會加劇混凝土干縮的速度，而混凝土的干縮必然會導致裂縫的產生。

1.3 水泥水化熱的影響

水泥在水化過程中會釋放出大量熱量，因而會造成混凝土內部氣溫的上升，內部氣溫的不斷上升勢必會與表面氣溫產生溫差，如若溫差過大或者超出一定的界限，就會產生溫度應力，進而導致混凝土裂縫的產生。在此，需要我們注意的一點是溫度應力與溫差是正比例的關系，也就是溫差越大，相應的溫度應力也就越大，當溫度應力超過混凝土所能承受的約束力時，裂縫便隨之產生，從而影響混凝土工程結構的質量和安全?；炷羶炔康臏囟人艿降挠绊懸蛩乇容^多，其中最直接的影響因素是混凝土的厚度以及水泥的使用量。實踐經驗表明，混凝土越厚，證明水泥的使用量越大，相應的混凝土內部的溫度也就越高。

1.4 受內外約束條件的影響

混凝土受內外約束條件的影響主要是指混凝土受溫度的影響而產生的不同壓力。從具體分析看來，混凝土溫度的上升，混凝土內部會膨脹，而所產生的膨脹在內部約束的影響下會產生壓應力。如若溫度不是上升，是下降的話，那么混凝土內部將不是膨脹，而是會產生比較大的拉應力。此外，還需我們重點關注的一點是，由于混凝土受水泥水熱化的影響，往往在中心形成的溫度高，熱膨脹大，因而也會在中區形成壓應力，而混凝土表面所受的溫度比較小，因而產生的是拉應力。

2、 對市政工程大體積混凝土裂縫進行控制以及預防的具體措施

2.1 合理選擇水泥品種與控制水泥使用數量

通過對工程進行研究后發現，水泥在水化階段可以釋放出很多的熱量，內部溫度的不斷上升，就使得其內部出現溫度差，從而發生斷裂，產生裂痕，這就是大體積混凝土產生裂縫的主要原因之一。市政工程建設過程中，水泥品種的挑選以及確定其用量是非常重要的工作，品種不同的水泥水熱化的速度以及大小都是不相同的，導致此種情況出現的主要原因是水泥內部礦物成分是不同的。通過研究發現，在水泥礦物中發熱的速度比較快，而且發熱量還比較大的是鋁酸三鈣，像鐵鋁酸四鈣、硅酸二鈣等也是發熱量與發熱速率比較大的物質。水泥發熱速率與發熱量不僅僅與水泥所含的成分有關，而且還與水泥顆粒物的大小、粗細有密切的聯系。若水泥顆粒物越細，水泥的發熱速率會越快，伴隨著水化熱對水泥裂縫的影響也會越大。市政工程除了應慎重選擇水泥品種外，還應考慮水泥的合理使用量，盡可能減少水泥的用量，這樣可以降低水泥使用過程中所產生的熱量，但也要注意將用量控制在正常范圍內，避免水泥用量過低而引發建筑結構問題。

2.2 選擇合適的骨料并對其進行控制

在選擇骨料的時候，可以在滿足施工構件條件的基礎上選擇顆粒較大的碎石，碎石具有強度高的特點，在使用的時候應該對其進行合理的搭配，這樣可以使碎石骨料得到科學的連續級配，這樣就可以對大體積混凝土之間的孔隙進行有效的控制，進而節約水泥資源，有效的降低水化熱，使混凝土在凝結過程中的干縮變形可以得到控制，最終實現對混凝土裂縫進行預防的目的。

2.3 添加一定劑量的外加劑

當前，市政工程大體積混凝土工程施工過程中往往都會添加一定劑量的外加劑。長期的建筑實踐表明，粉煤灰作為外加劑添加到混凝土中，從一定程度上對混凝土的密實度以及和易性進行改善，在此基礎上，提高其抗滲能力，并降低其收縮徐變。除了粉煤灰外，目前建筑工程中較常用的外加劑是UFA膨脹劑，它的使用能使混凝土的內部出現膨脹現象，此種情況的出現，一方面可以使其密實度得到有效的保證，另一方面則可以使其內部出現壓力，從而抵消拉應力。

2.4對施工階段裂縫進行預防以及控制

混凝土施工主要有以下幾個部分：生產、澆筑、環境溫度、后期混凝土的養護方法和養護措施等，是保護大體積混凝土溫度裂縫的關鍵環節。夏季施工是在溫度較高的情況下進行施工，再加上水泥水化熱對混凝土的影響，使得溫度變形尤為突出，為了減少溫度對混凝土的影響，在施工過程中施工人員應降低澆筑的溫度，可以采用對砂石、原材料用篷布覆蓋的方式來避免陽光照射使溫度過高，同時也可以去除表層材料，用下面的溫度較低的材料。攪拌混凝土時盡量使用溫度較低的水，上述措施對降低混凝土的入模溫度是十分有作用的，同時還可以對溫度變形進行控制，具有應用價值。

施工人員在進行混凝土養護工作的過程中，應該在其表面較厚的保溫保水的材料進行保溫，根據天氣情況和覆蓋材料的濕潤程度，及時灑水進行保濕養護，使外界高溫對混凝土的凝固過程盡量不產生過大的影響，從而避免混凝土因為溫度突然下降而產生裂縫，與此同時，還可以確保水泥水化的正常進行，進而有效避免濕度裂縫的產生。在冬季進行施工之前，施工人員需要解決混凝土在初期的凝結中被凍住的問題，而想要解決此問題，最主要的就是對混凝土澆筑的溫度進行控制，最好高于外界氣候溫度。冬季的天氣較為寒冷，施工人員想要確保澆筑的質量，就應該在10℃左右的天氣中進行施工，與此同時，還可以在施工之前使用蒸汽的方式來對冷壁進行加熱，而針對原材料，則可以根據天氣溫度的變化來確定是否需要進行預熱。在對石料進行加熱的時候，應該確定好溫度，最高的溫度應該在75℃，混凝土攪拌過程中盡量使用加熱后的水，以保證澆筑的溫度。另外，在運輸的過程中，還應該做好保溫工作，這樣就可以減少熱量損失，為施工人員進行保溫工作提供便利。

3、總結

對大體積混凝土結構中產生的裂縫進行有效的控制與預防將會直接影響工程的穩定性和持久性，因此，在施工中應該實施相應的養護措施、合理選擇水泥的品種與控制水泥用量、添加一定的外加劑等措施能夠有效的解決混凝土裂縫的產生率，大體積混凝土工程施工中需要我們認真貫徹這些措施。

參考文獻：

[1]王明磊.《大體積混凝土施工裂縫的預防與補救措施研究》.長安大學，2010-05-04

[2]高向東.《大體積混凝土裂縫預控系統的研究》.長安大學，2009-05-20