浅谈大体积混凝土基础施工裂缝的成因

【摘要】随着我国建筑业的快速发展，各类建筑对大体积混凝土的需求也越来越多，而大体积混凝土在施工完成后产生裂缝的质量问题也经常发生，给工程质量和结构安全造成了一定的隐患。因此，对大体积混凝土施工必须认真组织，要控制和检测好混凝土的浇筑温度，采取切实有效的措施来防止有害裂缝的产生。基于此，本文对大体积混凝土基础施工裂缝的成因进行了研究。

【关键词】大体积混凝土 基础施工裂缝成因 措施

中图分类号：TV544+.91文献标识码： A 文章编号：

近年来，随着国民经济和建筑技术的发展，建筑规模不断扩大，大型现代化技术设施或构筑物不断增多，而混凝土结构以其材料廉价物美、施工方便、承载力大、可装饰强的特点，日益受到人们的欢迎，于是大体积混凝土逐渐成为构成大型设施或构筑物主体的重要组成部分。所谓大体积混凝土，般理解为尺寸较大的混凝土，美国混凝土学会给出了大体积混凝土的定义：任何现浇混凝土，其尺寸达到必须解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度的减少开裂影响的，即称为大体积混凝土。大体积混凝土结构通常具有以下特点：混凝土是脆性材料，抗拉强度只有抗压强度的1／10左右。大体积混凝土的断面尺寸较大，由于水泥的水化热会使混凝土内部温度急剧上升，以及在以后的降温过程中，在一定的约束条件下会产生相当大的拉应力，一旦拉应力超过混凝土所能承受的抗拉强度时，即会出现裂缝。这就提出了大体积混凝土开裂的问题，开裂问题是在工程建设中带有一定普遍性的技术问题，裂缝一旦形成，特别是基础贯穿裂缝出现在重要的结构部位，危害极大，它会降低结构的耐久性，削弱构件的承载力，同时会可能危害到建筑物的安全使用。所以如何采取有效措施防止大体积混凝土的开裂，是一个值得关注的问题。

大体积混凝土产生裂缝的原因

施工工艺因素

（1）养护不当引起混凝土开裂

现场养护不当是造成混凝土收缩开裂最主要的原因。混凝土浇筑后，若表面不及时覆盖进行潮湿养护，表面水分迅速蒸发，很容易产生收缩裂缝、特别是在气温高、相对湿度低、风速大的情况下，干缩更容易发生。有资料表明，当风速为l6m／s时，混凝土中的水分蒸发速度是无风时的四倍。对于高性能混凝土，由于水灰比小，胶凝材料用量大，混凝土密实性好，泌水少，若保养不好，干缩情况更为严重。对于保湿养护的时间，肯定是越长越好。养护14天的混凝士的收缩比只养护3天的收缩降低约20％ 。但由于工程工期的制约，绝大多数

施工人员做不到，所以混凝土出现干缩裂缝就在所难免了。

（2）振捣方式不当引起裂缝

不正确的振捣方式会造成混凝土分层离析、表面浮浆而使混凝土面层开裂，或造成混凝土砂浆大量向低处流淌致使混凝土产生不均匀沉降收缩而在结构厚薄交界处出现裂缝。

商品混凝土由于采用搅拌车运输、泵送浇筑，混凝土坍落度比较大，凝结时间比较长，一般混凝土初凝时间都在10h以上甚至更长，即使在炎热的夏天，在掺了高效缓凝减水剂后，浇捣好的混凝土表面被太阳暴晒，水分蒸发很快，形成一层几毫米厚的“被子”，看上去混凝土似乎已凝结，实际内部还远未达到初凝，甚至还能流动。曾多次用贯入阻力仪测定掺了高效缓凝减水剂的混凝土砂浆在太阳直晒之下的凝结时间，结果初凝时间都在l2～l6h。这样的混凝土若不进行二次振捣和多次抹面，混凝土表面不可避免会出现裂缝。

外界环境因素

（1）水泥水化热

水泥在水化过程中产生大量的热量，这是大体积混凝土内部温升的主要热量来源。而大体积混凝土结构一般断面较厚，水化热聚集在结构内部不易散失，引起混凝土内部急骤升温。而水泥水化热引起的绝热温升，与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期按指数关系增长，实际混凝土内部的最高温度多数发生在混凝土浇筑的最初3d-5d。浇筑初期混凝土强度很低，对水化热急剧温升引起的变形约束不大，温度应力也较小。随着混凝土龄期的增长，其强度相应提高，对混凝土内部降温收缩变形的约束越来越强，以致产生很大的温度应力，当温度应力大于混凝土的极限抗拉强度强度时，即产生温度裂缝。

（2）混凝土的干缩

大体积混凝土一般采用泵送，坍落度较大，含水量也较大，混凝土中约的水分是水泥水化所必须的， 尚有80％的游离水分要蒸发，当混凝土中的多余水分蒸发时，会引起体积收缩，也叫干缩，由于受到地基或边界条件的约束，这种收缩变形会在混凝土结构内部产生较大的收缩应力拉应力，当拉应力超过混凝土抗拉强度时，混凝土就会产生裂缝。

（3）外界气温变化的影响

大体积混凝土在施工阶段，受外界气温变化的影响是显而易见的。因为外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也愈高，若气温骤降，也使混凝土内外温度梯度增大，这对大体积混凝土足极为不利的。混凝土内部温度是水泥水化热的温升、浇筑温度和结构物的散热温降等各种温度的叠加而温度应力则是由温差所引起的变形造成的，温差愈大，温度应力也就愈大，当应力超过允许值时便可能产生裂缝。

控制大体积混凝土裂缝的主要措施

混凝土的配制

控制混凝土温升便需要选择合适的原材料及科学的配合比。大体积混凝土配合比设计中重要是考虑降低水化热，减少混凝土的绝埘温升。

（1）水泥的选择

为控制大体积混凝土的内部最高温度， 宜优先选用低水化热水泥，并最大限度降低水泥用量。与此同时，掺加必要的混凝士掺合材料，延缓混凝土终凝时间，由此而论，矿渣水泥应成为大体积混凝土选择时的首选， 但必须注意矿渣水泥收缩量较大的特性，应考虑钊其口了能产生的收缩应力。

（2）骨料的选择

应优先选用热膨胀系数小、含泥量低的骨料，并强调骨料的连续级配(应尽可能使用粒径大的骨料)，之所以这样，因为一方面骨料本身的强度就远大于水泥胶体，另一方面，采用连续级配的骨料，可以提高骨料在混凝土中的所占体积，能大幅度降低水泥用量，从而问接地降低水化热。

（3）外加剂的选择

大量工程实践表明，内外温差在20～25℃以下时，才能保证混凝土不开裂。而实际上，要使混凝土内外温差t真正小于20～25℃是非常困难的，因此要解决这～ 问题，就必须在选择适当的外加剂方面给予考虑，诸如选择掺加适量的减水剂、粉煤灰等。另外，在人体积混凝土中也可采用膨胀剂来控制裂缝的产生，膨胀剂具有膨胀效应，它不但可补偿混凝土的收缩，而且能降低混凝土的整体温度。

2、采取科学合理的施工方案和施工方法

施工方案应考虑分层浇筑混凝土，利用浇筑面散热，以减少因施工出现裂缝的可能性。但必须满足每一处混凝土在初凝前就能被新一层混凝土覆盖并捣实完毕。另外，方案的制定还要考虑结构大小、钢筋疏密、预埋管道和地脚螺栓的留设、混凝土供应情况等因素。根据不同情况适当的方案：

（1）当构筑物的平面尺寸不太大时，可采取全面分层地方法：施工时从短边开始，沿长边分层浇筑，要注意在第一层混凝土初凝前，将第二层浇筑完成，必要时可分成两段同时进行。如此逐层连续浇筑，直至完工。

（2）当构筑物施工单位时间内要求供应的混凝土量较少、厚度不太大而面积或长度较大时，可采取分段分层地方法：先从底层开始，浇筑一定距离后便浇筑第二层，如此依次浇筑至顶，由于每层长度较短，层数较多，所以浇筑到顶后第一层末端混凝土还未初凝，又可从第二段

依次分层浇筑。

总结

大体积混凝土结构的施工技术与措施直接关系到混凝土结构的使用性能， 若不能很好地了解大体积混凝土结构开裂的原因以及掌握应对此类问题所采取的相应施工措施，那么实际生产当中就很难保证施工质量。而除了要严格把好大体积混凝土施工的质量关，以确保混凝土的耐久性和安全性外，更应积极地加大对大体积混凝土外加剂、掺和料的研发工作，最大程度地弥补大体积混凝土施工工艺的不足之处，尽最大可能的提高大体积混凝土的结构安全使用寿命，使之进一步完善。

参考文献

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