大体积混凝土裂缝的分析与预防

摘要：本文首先对大体积混凝土裂缝产生的原因进行了分析，进而从混凝土配合比的控制，粉煤灰和外加剂的合理掺用，混凝土的浇筑施工、温度监测以及养护等方面，提出了预防裂缝产生的措施，供广大工程技术人员参考。

关键词：大体积混凝土；裂缝原因；预防措施

1 前言

随着我国经济的不断发展，城市化建设进一步加快，各类建筑物的规模都在大幅提升，大体积混凝土技术已广泛应用于工程项目中。由于大体积混凝土体积庞大，一次性混凝土浇筑量大，工程条件复杂，因而极易产生各种裂缝，轻则影响混凝土的耐久性，重则严重影响混凝土的力学性能，削弱混凝土的整体性和承载能力，加速建筑物的老化。因此，对大体积混凝土裂缝进行有效地预防，成为工程界普遍关注的重要课题。

2 大体积混凝土裂缝产生的原因分析

大体积混凝土指的是最小断面尺寸大于1m以上的混凝土结构，其尺寸已经大到必须采用相应的技术措施妥善处理温度差值，合理解决温度应力并控制裂缝开展的混凝土结构。

大体积混凝土施工裂缝产生的主要原因有温度裂缝和收缩裂缝。

2.1 温度裂缝

混凝土浇筑初期，水泥水化产生大量水化热，使混凝土的温度很快上升。但由于混凝土表面散热条件较好，热量可向大气中散发，因而温度上升较少；而混凝土内部由于散热条件较差。热量散发少，而温度上升较多，形成内约束。结果混凝土内部产生压应力，面层产生拉应力，当该拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土表面就产生温度裂缝。

2.2 收缩裂缝

混凝土浇筑后数日，水泥水化热基本上已释放，混凝土从最高温度逐渐降温，降温的结果引起混凝土收缩，再加上由于混凝土中多余水份蒸发，引起的体积收缩变形，受到地基和结构边界条件的约束，不能自由变形，导致产生拉应力，当拉应力超过混凝土抗拉强度时，则从约束面开始向上开裂，形成收缩裂缝。

因此，大体积混凝土裂缝控制施工的核心是从大体积混凝土施工中的各个环节控制混凝土浇筑体内部温度及其变化，以达到控制混凝土块体裂缝的目的。

3 大体积混凝土裂缝的预防措施

3.1 混凝土配合比的设计要求

从大体积混凝土的特点可以得到其配合比设计的基本要求，即在保证混凝土的工作性能和力学性能的基础上大幅降低水化热。

3.1.1 水泥 选用中低热的水泥品种如中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥等，是控制混凝土内部温升的最基本方法。大量的试验资料表明，每m3混凝土中的水泥用量，每增减10kg，其水化热将使混凝土的温度相应升降1℃。所以，可以考虑在满足混凝土强度和耐久性的前提下，经过建设和设计单位批准，采用60d混凝土强度值作为混凝土强度评定、工程交工验收及混凝土配合比设计的依据，这样可使每m3混凝土的水泥用量减少40～70kg，混凝土的水化热温升相应降低4―7℃。

3.1.2 掺合料 在混凝土中可以添加粉煤灰等掺合料以替代部分水泥，其作用有三：第一，降低单位混凝土中水泥的用量，减少水化热；第二，粉煤灰等掺合料的细度较水泥高，可提高混凝土的流动度，改善其工作性能，使混凝土的匀质性提高，便于泵送浇筑；第三，粉煤灰等掺合料可以进一步改善混凝土内部的孔隙分布，降低总孔隙率，提高其密实性，从而提高混凝土的抗掺性和耐久性。

3.1.3 骨料 大体积混凝土中应选用连续级配、粒径较大的粗骨料，可以减少用水量和水泥用量，并降低孔隙率和过渡区面积，减少裂缝产生。同理，应选用含泥量少、级配良好的中粗砂作为细骨料以降低水化热、收缩变形和裂缝生成。

3.1.4 外加剂 在控制大体积混凝土温度裂缝时，应选择能调节混凝土凝结时间和硬化性能的缓凝剂、减水剂。缓凝剂能在对混凝土的后期力学性能无不利影响的情况下，抑制水泥水化作用，延缓混凝土的凝结时间，从而增加混凝土的降温散热时间，使混凝土内外温差减小。减水剂对混凝土的影响一般体现在降低水灰比上，低水灰比可使混凝土迅速硬化，提高混凝土早期强度；另外，在减少拌和水用量的同时，相应地减少了水泥的用量，从而达到降低水化热的目的。

3.2 浇筑施工要点

3.2.1 混凝土的拌制 控制混凝土的入模温度是大体积混凝土拌制过程的关键。搅拌后混凝土的入模温度是混凝土总升温的一部分，应采取措施降低混凝土的入模温度，以减少大体积混凝土的内外温差，防止贯通裂缝生成。工程中通常采用两种方式降低混凝土的入模温度：一是控制原材料的温度，如在砂、石等原材料堆场设置遮阳棚；二是控制搅拌时的温度，如加冰冷却拌和用水。

3.2.2 混凝土的浇筑 大体积混凝土的浇筑是整个施工过程中的重点，其浇筑工艺主要由浇筑、振捣和泌水浮浆处理三个部分。在浇筑前，应清除场内杂物、润湿预埋件。浇筑中应采用分层浇筑，整个过程要保证下层混凝土凝结前将上层混凝土浇筑完毕，避免冷缝的产生。浇筑过程中应及时进行振捣以保证混凝土的密实性，尽可能采用2次振捣。在振捣时，其插点间的间距要均匀，其间距以相邻间的振捣范围重叠1／2为宜；振捣应快插慢拔，时间要一致，最好以表面泛浆及不冒气泡为标准。振捣时，应注意欠振、过振及漏振的情况，要着重对有预埋件的部位进行振捣，但要避免振捣器触碰预埋件。在浇筑和振捣后，混凝土的表面会有一定的泌水和浮浆，应及时进行清除，并进行压实、抹面，以防止表面裂缝的产生。

3.3 温度监测

温度监测的规模根据工程的重要性和施工经验确定，测温的方法可采用先进的，如果施工的大体积混凝土规模较小，也可用简易测温法。在多数民用建筑中，由于作为底板的大体积混凝土规模相对不大，采用简易测温法比较常见：用钢管（钢板烧焊封底）作为测温管，埋入深度为混凝土厚度的2/3，露出混凝土面5cm，用以吊下温度计，在混凝土中部测温，并同时在混凝土表面测量温度，计算出温差。在混凝土浇筑完毕6h后，开始测温，温升阶段每2h测温一次，2天～5天后，混凝土温度达到峰值。在降温阶段每8h测一次，由专人做好记录。

3.4 混凝土的养护

根据相关规范，实测的混凝土内部中心温度与混凝土表面温度之差应被控制在25℃以内。所以，大体积混凝土在浇筑后必须采取专门的措施进行养护以提高混凝土的表面温度。足够时间的养护（不少于14d）是大体积混凝土施工中一项关键的任务，通过养护，可以使混凝土的表面保持合适的温度和湿度、降低混凝土表面与内部的温差，从而防止混凝土裂缝的产生和发展。通常养护有两种形式，一种是先在表面覆盖一层塑料膜，然后铺放一层草甸或二、三层干麻袋。对于这种形式的养护，应注意覆盖混凝土的侧面；另一种形式是在混凝土表面蓄水一定深度，其深度根据当时混凝土的内外温差调整。

4 结论

大体积混凝土的裂缝产生原因非常复杂，影响因素也很多，各研究单位和施工单位对其防治的措施也不尽相同，但都较为有效。虽然学术界对于大体积混凝土裂缝的形成、预防改善措施有了一定的研究，但工程技术人员在具体使用中还是要针对具体情况多观察、多分析、多总结，并结合多种预防处理措施，大体积混凝土的裂缝问题终将逐渐得以圆满解决。

参考文献

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