大块混凝土施工裂缝产生的原因及处理方法

摘要：本文首先就在水工建筑中混凝土裂缝出现的原因作了一个总体的分析，其后重点对水工建筑物中大块混凝土出现裂缝的原因对其进行简单的计算，分析，并提出了一些预防措施和处理方法。

关键词：混凝土裂缝; 温度应力; 措施; 预防

一、混凝土裂缝产生的原因分析

1.1混凝土裂缝的类型

混凝土的裂缝按产生的时间可分为硬化前裂缝、硬化过程裂缝和完全硬化后裂缝。按引起裂缝产生的原因把混凝土裂缝分为二大类：

1.2裂缝产生的原因分析

混凝土裂缝产生的原因有变形引起的裂缝：如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝；有外载作用引起的裂缝；有养护环境不当和化学作用引起的裂缝等。在实际工程中要根据实际情况解决问题。

(1)材料原因 根据搅拌站提供的原材料实际计量数据看，用水量波动较大，混凝土质量波动也较大。

(2)施工原因 立模和振捣方面存在不足，养护不好，过早拆模。

(3)沉降原因 由于结构地基土质不匀、松软，或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致；或者因为模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致。

(4)化学反应引起的裂缝 混凝土拌和后会产生一些碱性离子，这些离子与某些活性骨料产生化学反应并吸收周围环境中的水而体积增大，造成混凝土酥松、膨胀开裂。

(5)、温度应力引起的裂缝 混凝土浇筑后,水泥水化产生大量的水化热。而混凝土表面散热较快，这样就形成内外的较大温差，造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝。

二、有关温度应力的计算

下面以广西古顶水电站18#闸段溢流面91.5～93.0的混凝土浇筑块为例，计算其最大内外温度差。

广西古顶水电站18#闸段溢流面91.5～93.0混凝土施工配合比如下

强度等级 水kg 水泥kg 粉煤灰kg 砂kg 石kg

C25 130 230 41 539 1464

1、混凝土拌和温度T1

浇筑时间2005年1月8日，平均气温T0=6℃,每立方米混凝土原材料质量、温度、热容及热量如下表所示。

混凝土原材料质量、温度、热容及热量

材料 重量

W(kg) 质量热容

C(kj/kg.℃) 温度

T(℃) 热量

(kj)

水 130-16-15 4.19 6 2488.86

水泥 230 0.837 8 1540.08

砂 539 0.837 7 3158.00

石 1464 0.837 7 8577.58

砂含水量 539*0.03 4.19 6 406.51

石含水量 1464*0.01 4.19 6 368.05

II级粉煤灰 41 0.837 8 274.54

合 计 16813.62

根据拌和前后的热量平衡

混凝土拌和后温度T1=∑CiWiTi/(CsWs+CgWg+CcWc+CwWwChWh)

=16813.62/[0.837*(230+539+1464+41)+4.19*130]

=6.87℃

2、混凝土浇筑温度T2

浇筑一层40cm，运输一车3m3 ,运输时间8分钟，浇筑时间30分钟，太阳辐射影响(侧面有钢模板)R/β=2℃

浇筑温度T2=T1+(T0+R/β-T1)(ψ1+ψ2+ψ3+ψ4)

=6.87+(6+2-6.87)(0.032+0.004+0.032+0.09)

=7.70℃

装料：ψ1=0.032

运输：ψ2=0.0005*8=0.004

卸料：ψ3=0.032

浇筑：ψ4=0.003*30=0.09

3、混凝土因水化升温后温度T3

在大体积混凝土浇捣后，水泥已经开始水化，其混凝土内部的最高温度值可按以下经验公式计算：Tmax= T2+C*a

式中：C――混凝土水泥用量(kg/m3)

a――经验系数；当采用矿渣水泥、火山水泥、粉煤灰水泥时a=0.1;当采用普通硅酸盐水泥时a=0.105。

Tmax=7.70+230*0.105=31.85℃允许最高内外温差T＝25℃

当混凝土内部应力大于混凝土的拉应力时，混凝土结构将会出现温度应力裂缝。用II级粉煤灰取代部分水泥，对改善混凝土和易性、降低温升，减少混凝土内外温差，减少收缩具有良好的效果。

三、裂缝的控制措施

1、温度的控制和防止裂缝的措施

为了防止裂缝，减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。

控制温度的措施如下：

(1)采用改善骨料级配，用干硬性混凝土，掺混合料，加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量；

(2)拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度；

(3)热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热；

(4)在混凝土中埋设水管，通入冷水降温；

2、改善约束条件的措施是：

(1)合理地分缝分块；

(2)避免基础过大起伏；

(3)合理的安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露；

3、为保证混凝土工程质量，防止开裂，提高混凝土的耐久性，正确使用外加剂也是减少开裂措施之一。例如使用减水防裂剂：

(1)水灰比是影响混凝土收缩的重要因素，使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25％。(2)减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度，减少混凝土泌水，减少沉缩变形。

(3)掺加外加剂可使混凝土密实性好，可有效地提高混凝土的抗碳化性，减少碳化收缩。

(4)掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间适当，在有效防止水泥迅速水化放热基础上，避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加。

(5)掺外加剂混凝土和易性好，表面易摸平，形成微膜，减少水分蒸发，减少干燥收缩.

许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能，我们在工程实践中应多进行这方面的实验对比和研究，比单纯的靠改善外部条件，可能会更加简捷、经济。

4、混凝土的早期养护

1)防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度，防止表面裂缝。

2)防止混凝土超冷，应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度。

3)防止老混凝土过冷，以减少新老混凝土间的约束。

混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿条件，一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩。一方面使水泥水化作用顺利进行，以期达到设计的强度和抗裂能力。混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期，在施工中应切实重视起来。

参考文献

(1)管大庆高温下大体积混凝土温度计算施工技术1996.2

(2)王铁梦工程结构裂缝控制北京中国建筑工业出版社1997.8

(3)朱伯芳水工设计手册 北京：水利电力出版社1987

(4)富文权，韩李芳.混凝土工程裂缝分析与控制.中国铁道出版社,2002,5

作者简介

张裕宏1994年毕业于广东省煤炭学校地质测量专业

2000年毕业于武汉大学水利水电工程专业(大专)

2010年毕业于武汉大学水利水电工程专业(本科)

1974年11月出生于广东梅州市兴宁县 2007年被评为水工施工工程师

主要参建工程：阳江大河水电站、阳春长沙水电站、梅县丹水竹电站、东深供水改造工程、梅县三龙水电站、广西融江古顶水电站。先后从事测量、现场调度、前方施工管理等工种，现任古顶电站第九工程公司前方工段技术负责。