浅谈有效控制大体积混凝土裂缝的措施

摘要： 现代建筑中时常会涉及到大体积混凝土施工，如高层建筑物箱式基础、大型设备基础等。它主要的特点就是体积大，一般来讲其实体最小尺寸大于或等于1m。由于它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快。所以，当混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。

关键词： 钢筋混凝土； 大体积； 裂缝

中图分类号： TU755 文献标识码： A 文章编号： 1009-8631（2012）04-0040-01

混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。在施工及其本身特性的影响下，混凝土硬化过程中会产生众多的微孔隙、气穴和微裂缝。如果不能及时修复和处理，随着裂缝的扩展及外部水的渗入最终导致钢筋的锈蚀， 降低砼结构的结构性能和使用寿命。

1 钢筋混凝土裂缝的成因

大部分裂缝产生的原因是变形作用，如温度变形、收缩变形、基础不均匀沉降变形等因素，统称为变形作用引起的裂缝问题，此类裂缝几乎占全部裂缝的80％以上；而由荷载引起的裂缝占全部裂缝的20％左右。

1.1外荷载(动、 静荷载)作用所产生的裂缝

在外荷载的直接应力及次应力直接作用下，在受力构件中所产生的受力缝隙，一般呈契形，属于非贯通裂缝，受力裂缝的产生、发展及裂缝宽度往往是钢筋应力水平及构件受力状态的反应，而且与结构的破坏形态和安全性能有关。国内外调查资料显示，该类裂缝占裂缝总量的 20％， 应该引起重视。

1.2变形作用(非荷载作用)引起的裂缝

混凝土结构因温度湿度变化、体积收缩或膨胀、沉陷位移等非荷载因素作用引起的裂缝，该类裂缝一般为平行裂缝，往往贯穿截面，从而引起渗漏等影响使用功能的后果。

1.3施工过程中引起的裂缝

材料原因：施工材料引起的裂缝主要是由于配置的混凝土所采用的材料质量不合格所导致的，主要有集料颗粒级配不良或采用不恰当的间断级配；砼外加剂（如防冻剂、早强剂、缩水剂等）和掺和剂（如粉煤灰、高炉矿渣等）选择不当或掺量不当；水泥品种原因；水泥等级和砼强度等级原因。

混凝土配合比：设计中水泥等级或品种选用不当；配合比中水灰比过大；单方水泥用量越大，用水量越高，表现为水泥浆体积越大、坍塌度越大、收缩越大；配合比设计中砂率、水灰比选择不当造成砼和易性偏差。

施工及现场养护：现场浇筑混凝土时，振捣不足或漏振等均会影响混凝土的密实性和均匀性，诱导裂缝产生；浇筑时风速过大、蒸发量大，混凝土收缩值大；钢筋被扰动、保护层过厚；大体积混凝土浇筑，对水化热计算不准、保温工作不到位而产生的温度裂缝；为赶抢工期初凝阶段的砼被荷载、震动而产生的裂缝；现场养护不到位，砼早期脱水引起的收缩裂缝；模板变形、拆除不当造成的裂缝；预应力张拉不当引起的张拉裂缝等。

2 混凝土裂缝的控制

2.1结构设计方面

（1）采用补偿收缩砼技术。常见的砼裂缝中，相当部分是由于砼收缩而造成的。

（2）设计中应尽量避免结构断面突变所带来的应力集中。

（3）结构约束问题。结构物的变形有三种：自由变形、约束变形和实际变形（显现变形），其中只有约束变形产生约束应力。

（4）加强构造配筋问题。在结构设计中，设计人员应该重视对于构造钢筋的配置，尤其是对楼面、墙板等薄壁构件更应注意构造钢筋直径与数量的选择。

（5）混凝土结构形式与强度等级问题。在水平结构(如梁、板、墙等)中，尽量采用中低档砼的强度等级(C25~C35)。

2.2混凝土原料选用及配合比

（1）合理选择级配优良的砂、石原材料，含泥量应符合规范要求。

（2）合理选择水泥品种、配合比、施工方法，尽量避免采用早强高的水泥。

（3）现场调整：①对膨胀剂的用量要通过大量的试验来确定；②应根据施工现场的具体情况，及时调整施工配合比；③对于大体积砼配合比设计时，在保证砼具有良好工作性能的情况下，应尽可能的降低砼的单位用水量，采用“三低(低砂率、低坍落度、低水灰比)二掺(掺高效减水剂和高性能引气剂)一高(高粉煤灰掺量)”的设计准则，生产出“高强、 高韧性、中弹、低热和高极拉值”的抗裂砼。

3 砼混凝土结构裂缝的处理

3.1表面封闭法

该法主要通过在微细裂缝表面涂膜以提高其防水性及耐久性的方法，它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝及深进裂缝的处理。

3.2灌浆、嵌缝封堵法

常见的封堵方法有下列几种：化学灌浆法、嵌缝法、封堵法、涂膜堵漏法等。该法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的砼裂缝的修补， 它是利用压力设备将胶结材料压入砼的裂缝中， 胶结材料硬化后与砼形成一个整体， 从而起到封堵加固的作用。 目前比较成熟的裂缝修补技术主要有 YJ - 自动压力灌浆技术、 SR 塑性防水材料的嵌缝修补、 PBM聚合物封堵、 无压力的涂膜堵漏法等。

3.3结构加固法

一般通过加大砼结构的截面面积、预应力加固、外包型钢、喷射砼补强加固等措施。

3.4混凝土置换法

具体工艺是：剔除砼砼面层及钢筋处理置换材料的配置 养护及粉刷。常用的置换材料有：水泥砂浆、聚合物或改性聚合物砼。

3.5电化学防护法

电化学防护法主要有三种：阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法。它通过施加电场，改变砼或钢筋砼所处的环境，防止钢筋锈蚀，从而达到防护的目的。

3.6仿生自愈合法

此法是模仿生物组织对受创伤部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合的机能，在砼传统组分中加入特殊组分(如含黏结剂的液芯纤维或胶囊)在砼内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统。当混凝土材料出现裂缝时，部分液芯纤维可使砼裂缝重新愈合。混凝土的自修复系统对基体微裂缝的修补和有效延缓潜在危害提供了一种新的思路和方法。

参考文献：

[1] 王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京：中国建筑工业出版社，1997.

[2] 朱伯芳.大体积混凝土温度应力与温度控制[M].北京：中国电力出版社，1999.

[3] 李志清，张文伟，张健.大体积混凝土底板施工裂缝的控制[J].沈阳建筑工程学院学报，2000，1.

[4] 李东，潘育耕，王宇成.大型混凝土基础工程裂缝控制施工中的温度控制指标[J].西北建筑工程学院学报，1999，2.

摘要： 现代建筑中时常会涉及到大体积混凝土施工，如高层建筑物箱式基础、大型设备基础等。它主要的特点就是体积大，一般来讲其实体最小尺寸大于或等于1m。由于它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快。所以，当混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。

关键词： 钢筋混凝土； 大体积； 裂缝

中图分类号： TU755 文献标识码： A 文章编号： 1009-8631（2012）04-0040-01

混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。在施工及其本身特性的影响下，混凝土硬化过程中会产生众多的微孔隙、气穴和微裂缝。如果不能及时修复和处理，随着裂缝的扩展及外部水的渗入最终导致钢筋的锈蚀， 降低砼结构的结构性能和使用寿命。

1 钢筋混凝土裂缝的成因

大部分裂缝产生的原因是变形作用，如温度变形、收缩变形、基础不均匀沉降变形等因素，统称为变形作用引起的裂缝问题，此类裂缝几乎占全部裂缝的80％以上；而由荷载引起的裂缝占全部裂缝的20％左右。

1.1外荷载(动、 静荷载)作用所产生的裂缝

在外荷载的直接应力及次应力直接作用下，在受力构件中所产生的受力缝隙，一般呈契形，属于非贯通裂缝，受力裂缝的产生、发展及裂缝宽度往往是钢筋应力水平及构件受力状态的反应，而且与结构的破坏形态和安全性能有关。国内外调查资料显示，该类裂缝占裂缝总量的 20％， 应该引起重视。

1.2变形作用(非荷载作用)引起的裂缝

混凝土结构因温度湿度变化、体积收缩或膨胀、沉陷位移等非荷载因素作用引起的裂缝，该类裂缝一般为平行裂缝，往往贯穿截面，从而引起渗漏等影响使用功能的后果。

1.3施工过程中引起的裂缝

材料原因：施工材料引起的裂缝主要是由于配置的混凝土所采用的材料质量不合格所导致的，主要有集料颗粒级配不良或采用不恰当的间断级配；砼外加剂（如防冻剂、早强剂、缩水剂等）和掺和剂（如粉煤灰、高炉矿渣等）选择不当或掺量不当；水泥品种原因；水泥等级和砼强度等级原因。

混凝土配合比：设计中水泥等级或品种选用不当；配合比中水灰比过大；单方水泥用量越大，用水量越高，表现为水泥浆体积越大、坍塌度越大、收缩越大；配合比设计中砂率、水灰比选择不当造成砼和易性偏差。

施工及现场养护：现场浇筑混凝土时，振捣不足或漏振等均会影响混凝土的密实性和均匀性，诱导裂缝产生；浇筑时风速过大、蒸发量大，混凝土收缩值大；钢筋被扰动、保护层过厚；大体积混凝土浇筑，对水化热计算不准、保温工作不到位而产生的温度裂缝；为赶抢工期初凝阶段的砼被荷载、震动而产生的裂缝；现场养护不到位，砼早期脱水引起的收缩裂缝；模板变形、拆除不当造成的裂缝；预应力张拉不当引起的张拉裂缝等。

2 混凝土裂缝的控制

2.1结构设计方面

（1）采用补偿收缩砼技术。常见的砼裂缝中，相当部分是由于砼收缩而造成的。

（2）设计中应尽量避免结构断面突变所带来的应力集中。

（3）结构约束问题。结构物的变形有三种：自由变形、约束变形和实际变形（显现变形），其中只有约束变形产生约束应力。

（4）加强构造配筋问题。在结构设计中，设计人员应该重视对于构造钢筋的配置，尤其是对楼面、墙板等薄壁构件更应注意构造钢筋直径与数量的选择。

（5）混凝土结构形式与强度等级问题。在水平结构(如梁、板、墙等)中，尽量采用中低档砼的强度等级(C25~C35)。

2.2混凝土原料选用及配合比

（1）合理选择级配优良的砂、石原材料，含泥量应符合规范要求。

（2）合理选择水泥品种、配合比、施工方法，尽量避免采用早强高的水泥。

（3）现场调整：①对膨胀剂的用量要通过大量的试验来确定；②应根据施工现场的具体情况，及时调整施工配合比；③对于大体积砼配合比设计时，在保证砼具有良好工作性能的情况下，应尽可能的降低砼的单位用水量，采用“三低(低砂率、低坍落度、低水灰比)二掺(掺高效减水剂和高性能引气剂)一高(高粉煤灰掺量)”的设计准则，生产出“高强、 高韧性、中弹、低热和高极拉值”的抗裂砼。

3 砼混凝土结构裂缝的处理

3.1表面封闭法

该法主要通过在微细裂缝表面涂膜以提高其防水性及耐久性的方法，它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝及深进裂缝的处理。

3.2灌浆、嵌缝封堵法

常见的封堵方法有下列几种：化学灌浆法、嵌缝法、封堵法、涂膜堵漏法等。该法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的砼裂缝的修补， 它是利用压力设备将胶结材料压入砼的裂缝中， 胶结材料硬化后与砼形成一个整体， 从而起到封堵加固的作用。 目前比较成熟的裂缝修补技术主要有 YJ - 自动压力灌浆技术、 SR 塑性防水材料的嵌缝修补、 PBM聚合物封堵、 无压力的涂膜堵漏法等。

3.3结构加固法

一般通过加大砼结构的截面面积、预应力加固、外包型钢、喷射砼补强加固等措施。

3.4混凝土置换法

具体工艺是：剔除砼砼面层及钢筋处理置换材料的配置 养护及粉刷。常用的置换材料有：水泥砂浆、聚合物或改性聚合物砼。

3.5电化学防护法

电化学防护法主要有三种：阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法。它通过施加电场，改变砼或钢筋砼所处的环境，防止钢筋锈蚀，从而达到防护的目的。

3.6仿生自愈合法

此法是模仿生物组织对受创伤部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合的机能，在砼传统组分中加入特殊组分(如含黏结剂的液芯纤维或胶囊)在砼内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统。当混凝土材料出现裂缝时，部分液芯纤维可使砼裂缝重新愈合。混凝土的自修复系统对基体微裂缝的修补和有效延缓潜在危害提供了一种新的思路和方法。

参考文献：

[1] 王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京：中国建筑工业出版社，1997.

[2] 朱伯芳.大体积混凝土温度应力与温度控制[M].北京：中国电力出版社，1999.

[3] 李志清，张文伟，张健.大体积混凝土底板施工裂缝的控制[J].沈阳建筑工程学院学报，2000，1.

[4] 李东，潘育耕，王宇成.大型混凝土基础工程裂缝控制施工中的温度控制指标[J].西北建筑工程学院学报，1999，2.

存入我的阅览室