大体积混凝土裂缝的成因分析及防治措施

【摘 要】本文主要分析了裂缝产生的主要原因，并根据裂缝成因，详细介绍了预防大体积混凝土开裂应采取的各种措施，总结出大体积混凝土裂缝防治的方法，值得同行参考。

【关键词】大体积混凝土；裂缝

1.大体积混凝土裂缝产生的原因

1.1温差裂缝

混凝土内部和外部的温差过大会产生裂缝。温差裂缝的主要影响因素是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。

大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑。浇筑后，水泥因水化引起水化热，由于混凝土体积大，聚集在内部的水泥水化热不容易散发，混凝土内部温度将显著升高，而混凝土表面则散热较快，形成了较大的温度差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，此时，混凝龄期短，抗拉强度很低。当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度，则会在混凝土的表面产生裂缝。

1.2安定性裂缝

安定性裂缝表现为龟裂，主要是因水泥安定性不合格而引起的。

1.3结构裂缝

结构发生裂缝产生的原因有： 模板及其支撑不牢，产生变形或局部沉降；拆模不当，引起开裂； 混凝土和易性不好、浇筑后产生分层，出现裂缝；构件厚薄不均匀，使收缩不均匀而产生裂缝；主筋位置严重位移，而使结构受拉区开裂；混凝土初凝后又受到振动，产生裂缝；构件受力过早或超载引起裂缝；基础不均匀，下沉引起开裂；设计不合格或使用不当引起开裂等等。

1.4收缩裂缝

混凝土的收缩引起收缩裂缝。收缩的主要影响因素是混凝土中的用水量和水泥用量。混凝土中的用水量和水泥用量越高，混凝土的收缩就越大。选用水泥品种的不同，干缩、收缩的量也不同。混凝土的逐渐散热和硬化过程引起的收缩，会产生很大的收缩应力，如果产生的收缩应力超过当时的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土中产生收缩裂缝。

自身收缩和干缩一样，是由于水的迁移而引起，但它不是由于水向外蒸发散失，而是因为水泥水化时消耗水分造成凝胶孔的液面下降，形成弯月面，产生所谓的自干燥作用，混凝土体的相对湿度降低，体积减小。自身收缩中发生于混凝土拌和后的初龄期。因为在这以后，由于体内的自干燥作用，相对湿度降低，水化就基本上终止了。即在模板拆除之前，混凝土的自身收缩大部分已经产生，甚至已经完成而不像干燥收缩，除了未覆盖且暴露面很大的地面以外，许多构件的干缩都已经发生在拆模以后，因此只要覆盖了表面，混凝土就不发生干缩。

在大体积混凝土里，即使水灰比并不低，自身收缩量值也不大，但是它与温度收缩叠加到一起就要使应力增大。所以在施工时应就将自身收缩作为一项性能指标进行测定和考虑。 还有塑性收缩， 在水泥活性大、混凝土温度较高，或者水灰比较低的条件下也会加剧引起开裂。所以在上述情况下混凝土浇注后需要及早覆盖。

2.施工措施

2.1施工质量控制

浇捣时，振捣捧要快插慢拔，根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间，避免过振或漏振，提倡采用二次振捣、二次抹面技术，以排除泌水和混凝土内部的水分及气泡。

2.2拆模时间控制

混凝土在实际温度养护的条件下，强度达到设计强度的75%以上，混凝土中心与表面最低温度控制在25℃以内，预计拆模后混凝土表面温降不超过9℃以上允许拆模。

2.3降低混凝土发热量

（1）选用水化热低、凝结时间长的水泥，以降低混凝土温度。

（2）掺加粉煤灰取代一部分水泥以削减水化热产生的高温峰值，同时可改善混凝土的和易性，增加混凝土的粘性减少离析和泌水，且混凝土易于振捣密实易于终饰抹面，延长凝结时间。

（3）掺加缓凝减水剂或高效减水剂，以提高强度减少用水量和减少水泥用量，延长混凝土达到最高温度的时间，同时可减少干缩。一般来说，掺减水剂的混凝土早期温度较低。

（4）尽可能选用最大粒径较大、颗粒形状好且级配良好的粗集料，避免用砂量过多，以减少水泥用量和用水量。

（5）用低流动性混凝土，即在施工技术允许的情况下尽可能用低坍落度混凝土（泵送混凝土坍落度一般选择8～18cm），同时，严格控制水灰比，尽量减少单位体积混凝土的用水量。

（6）当设计有要求时，可在混凝土中填放符合要求的片石，以减少混凝土数量，降低混凝土温度。片石大面要向下，间距不小于10cm。

2.4降低混凝土浇筑温度

外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也愈高，混凝土温度高将加速水泥的水化反应，混凝土达到最高温度的时间缩短，因而减少了可利用的散热时间，不利于降低混凝土的最高温度和减小温差。一般情况下，混凝土的浇筑温度不宜大于28℃。降低混凝土浇筑温度的方法如下：

（1）在低温季节或环境气温较低的晚上、早晨浇筑混凝土。

（2）降低材料温度。材料堆放在凉棚内，避免阳光直射，或喷水冷却集料。

（3）加冰拌和。采用冷却水或加冰拌和混凝土能有效降低混凝土入模温度。

（4）避免吸收外部环境热量。运输工具、泵送管路、搅拌机等应尽量遮荫、包覆、淋水降温，不但能防止混凝土升温，还能减少混凝土坍落度损失。

2.5分块分层浇筑

混凝土结构平面尺寸愈大约束也愈大，将大体积混凝土结构划分为若干块浇筑，可降低约束，但要注意避免断面的突然变化。

2.6埋设冷却水管

在混凝土中预埋网状水管，利用管中循环冷水的流动来降低混凝土内部的温度。冷却水可利用地下水、江水、河水、自来水等各种水源。

2.7表面保温与保湿

防止混凝土开裂的一个重要原则是尽可能使新浇筑混凝土少失水分以及内外温差控制在允许范围内（不大于25℃）。混凝土表面干燥或水分蒸发过快和温度下降幅度较大时，都足以引起表面混凝土开裂且裂缝会向内伸展。 因此，要尽量长时间地保温和保持混凝土表面湿润，让其表面慢慢冷却、干燥，使混凝土能够增长强度以抵抗开裂拉应力。主要有蓄水养护和覆盖洒水养护两种方式，养护时间一般不少于14d。

3.简述设计中防止裂缝措施

这为了避免结构突变产生应力集中，在易产生应力集中的薄弱环节可采取加强措施。在易裂的边缘部位设置暗梁，提高该部位的配筋率，提高混凝土的极限拉伸。为保证模板有足够刚好强度、稳定性必须进行模板方案设计。

4.结束语

由于裂缝产生的原因很复杂，要做到完全避免裂缝的产生还有一定的难度，还需要大量的研究和实践。作为工程技术人员，要对混凝土裂缝进行认真研究，采取合理的方法进行处理，并在施工中采取各种有效的预防措施来防止裂缝的出现和发展，保证建筑物和构件的安全。

【参考文献】

[1]张宇鑫.大体积混凝土温度应力仿真分析与反分析[D].大连理工大学，2002.