1. 大體積混凝土簡(jiǎn)述
現(xiàn)代建筑中時(shí)常涉及到大體積混凝土施工,如高層樓房基礎(chǔ)、大型設(shè)備基礎(chǔ)、水利大壩等。
它主要的特點(diǎn)就是體積大：混凝土澆注量大于100平方米；長(zhǎng)、寬、高任意一邊不小于1米。
大體積混凝土水泥水化熱釋放比較集中，內(nèi)部溫升比較快?；炷羶?nèi)外溫差較大時(shí)，會(huì)使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫。其他因素也會(huì)導(dǎo)致大體積混凝土出現(xiàn)裂縫，影響結(jié)構(gòu)安全和正常使用。所以必須從根本上分析它，來保證施工的質(zhì)量。
2. 大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的概念
混凝土結(jié)構(gòu)在建設(shè)和使用過程中出現(xiàn)不同程度、不同形式的裂縫，這是一個(gè)相當(dāng)普遍的現(xiàn)象。大體積混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫更普遍。在全國(guó)調(diào)查的高層建筑地下結(jié)構(gòu)中，底板出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象占調(diào)查總數(shù)的20％左右，地下室的外墻混凝土出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象占調(diào)查總數(shù)的80％左右。所以，混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫是建筑工程長(zhǎng)期困擾的一個(gè)技術(shù)難題，一直未能很好地解決。
國(guó)內(nèi)外工程技術(shù)界都認(rèn)為，規(guī)定鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的最大裂縫寬度主要是為了保證鋼筋不產(chǎn)生銹蝕。不同的規(guī)范中有關(guān)允許最大裂縫寬度的規(guī)定雖不完全一致，但基本相同。如在正常的空氣環(huán)境中裂縫允許寬度為0．3～0．4mm；在輕微腐蝕介質(zhì)中，裂縫允許寬度為0．2～0．3mm；在嚴(yán)重腐蝕介質(zhì)中，裂縫允許寬度為0．1～0．2mm。但對(duì)建筑物的抗裂縫要求過嚴(yán)，必將付出巨大的經(jīng)濟(jì)代價(jià)?？茖W(xué)的要求是將其有害程度控制在允許范圍之內(nèi)。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的調(diào)查資料，工程實(shí)踐中結(jié)構(gòu)物的裂縫原因，屬于由變形變化(溫度、濕度、地基變形)引起的約占80％以上，屬于荷載引起的約占20％左右。
在大體積混凝土工程施上中，由于水泥水化熱引起混凝土澆筑內(nèi)部溫度和溫度應(yīng)力劇烈變化，從而導(dǎo)致混凝土發(fā)生裂縫。因此，控制混凝土澆筑塊體因水化熱引起的溫升、混凝土澆筑塊體的內(nèi)外溫差及降溫速度，防止混凝土出現(xiàn)有害的溫度裂縫(包括混凝土收縮)是其施工技術(shù)的關(guān)鍵問題。
3. 大體積混凝土裂縫的原因
大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)生是由多種因素引起的。各類裂縫產(chǎn)生的主要影響因素有幾種：一是結(jié)構(gòu)型裂縫，由外荷載引起的。二是材料型裂縫，主要由溫度應(yīng)力和混凝土的收縮引起的。
4. 大體積混凝土裂縫的主要類型
4.1 干縮裂縫
干縮裂縫多出現(xiàn)在混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)束后的一段時(shí)間或是混凝土澆筑完畢后的一周左右。水泥漿中水分的蒸發(fā)會(huì)產(chǎn)生干縮，且這種收縮是不可逆的。
干縮裂縫的產(chǎn)生主要是由于混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致變形不同的結(jié)果：混凝土受外部條件的影響，表面水分損失過快，變形較大，內(nèi)部濕度變化較小變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內(nèi)部約束，產(chǎn)生較大拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。相對(duì)濕度越低，水泥漿體干縮越大，干縮裂縫越易產(chǎn)生。
干縮裂縫多為表面性的平行線狀或網(wǎng)狀淺細(xì)裂縫，寬度多在0.05~0.2mm之間，大體積混凝土中平面部位多見，較薄的梁板中多沿其短向分布。
干縮裂縫通常會(huì)影響混凝土的抗?jié)B性，引起鋼筋的銹蝕影響混凝土的耐久性，在水壓力的作用下會(huì)產(chǎn)生水力劈裂影響混凝土的承載力等等。
混凝土干縮主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質(zhì)和用量、外加劑的用量等有關(guān)。
4.2 塑性收縮裂縫
混凝土塑性收縮裂縫形成過程與混凝土的泌水有關(guān)。
泌水是指混凝土澆筑搗實(shí)后尚未凝結(jié)硬化之前，從外表看在混凝土的澆筑面上山現(xiàn)一層清水或者從模扳縫中滲出部分水的一種現(xiàn)象。這是因?yàn)樗诨炷涟韬衔锔鹘M分中密度最小。當(dāng)混凝土成型后的靜止過程中，部分密度較大的固體顆粒向下沉積，而水則只能向上浮動(dòng)，一部分水泌出到混凝土的外表面，稱為外泌水。另一部分被截留在鋼筋及粗骨料的下面形成水囊，水分蒸發(fā)后產(chǎn)生孔隙及界面裂縫，從而降低了鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度以及水泥石與骨料之間的界面強(qiáng)度，致使混凝土的抗凍、抗?jié)B和抗腐蝕能力減弱，抗壓抗折強(qiáng)度降低，這部分水稱為內(nèi)泌水。只有當(dāng)水泥水化產(chǎn)生的膠結(jié)強(qiáng)度足以阻止固體顆粒相對(duì)運(yùn)動(dòng)或者各種固體顆粒經(jīng)過遷移已達(dá)到緊密堆積狀態(tài)時(shí)，沉積相對(duì)停止，泌水才告結(jié)束。泌水使混凝土的體積縮小，促成了混凝土塑性裂縫的產(chǎn)生。
混凝土塑性收縮裂縫不僅會(huì)影響混凝土構(gòu)件的外觀質(zhì)量，更重要的是會(huì)造成混凝土防水性能下降、鋼筋容易銹蝕等不良后果，影響混凝土結(jié)構(gòu)的使用年限，關(guān)于這一點(diǎn)應(yīng)在設(shè)計(jì)和施工過程中給予充分的重視。
塑性收縮裂縫一般在干熱或大風(fēng)天氣出現(xiàn)，裂縫多呈中間寬、兩端細(xì)且長(zhǎng)短不一，互不連貫狀態(tài)。常發(fā)生在混凝土板或比表面積較大的墻面上，較短的裂縫一般長(zhǎng)20～30cm，較長(zhǎng)的裂縫可達(dá)2～3m，寬1～5mm。從外觀分為無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)狀和稍有規(guī)則的斜紋狀或反映出混凝土布筋情況和混凝土構(gòu)件截面變化等規(guī)則的形狀，深度一般3～10cm。它與塑性沉降裂縫相比，貫穿整個(gè)混凝土板的裂縫是極少的，而且塑性收縮裂縫通常延伸不到混凝土板的邊緣。影響混凝土塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結(jié)時(shí)間、環(huán)境溫度、風(fēng)速、相對(duì)濕度等等。
4.3 沉陷裂縫
沉陷裂縫的產(chǎn)生是由于結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不勻、松軟，或回填土不實(shí)或浸水而造成不均勻沉降所致?；蛘咭?yàn)槟０鍎偠炔蛔悖０逯伍g距過大或支撐底部松動(dòng)等導(dǎo)致。特別是在冬季，模板支撐在凍土上，凍土化凍后產(chǎn)生不均勻沉降，致使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。此類裂縫多為深進(jìn)或貫穿性裂縫，其走向與沉陷情況有關(guān)。一般沿與地面垂直或呈30～45°角方向發(fā)展。較大的沉陷裂縫，往往有一定的錯(cuò)位，裂縫寬度往往與沉降量成正比關(guān)系。裂縫寬度受溫度變化的影響較小。地基變形穩(wěn)定之后，沉陷裂縫也基本趨于穩(wěn)定。
4.4 溫度裂縫
溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中?；炷翝仓?在硬化過程中,水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱。由于混凝土的體積較大，大量的水化熱聚積在混凝土內(nèi)部而不易散發(fā)，導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升。而混凝土表面散熱較快，這樣就形成內(nèi)外的較大溫差。較大的溫差造成內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫，這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中當(dāng)溫差變化較大，或者是混凝土受到寒潮的襲擊等，會(huì)導(dǎo)致混凝土表面溫度急劇下降，而產(chǎn)生收縮。表面收縮的混凝土受內(nèi)部混凝土的約束，將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫，這種裂縫通常只在混凝土表面較淺的范圍內(nèi)產(chǎn)生。
溫度裂縫的走向通常無一定規(guī)律。大面積結(jié)構(gòu)裂縫?？v橫交錯(cuò)；梁板類長(zhǎng)度尺寸較大的結(jié)構(gòu)，裂縫多平行于短邊；深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向平行或接近平行，裂縫沿著長(zhǎng)邊分段出現(xiàn)，中間較密。裂縫寬度大小不一，受溫度變化影響較為明顯：冬季較寬，夏季較窄。高溫膨脹引起的混凝土溫度裂縫是通常中間粗兩端細(xì)，而冷縮裂縫的粗細(xì)變化不太明顯。此種裂縫的出現(xiàn)會(huì)引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗?jié)B能力等。
