大体积混凝土裂缝控制研究

摘要：近年来，混凝土在土木工程建设中的地位日益重要，混凝土裂缝便成为了大家普遍关注的问题。尽管我们在施工中控制，采取各种措施，混凝土裂缝的问题还是时常出现。

关键字：大体积混凝土；裂缝；成因；防裂措施

Abstract: In recent years, the increasing importance of concrete in civil engineering construction, the concrete cracks will become a universal concern. Although we are in the construction of control, take various measures, cracks in concrete problems was often occurred.Key words: mass concrete; cracks; causes; crack control measures

随着我国基础建设的快速发展，大体积混凝土施工日益增多(如斜拉桥的索塔、高层建筑的箱型基础或筏型基础)，而大体积混凝土施工中普遍会遇到裂缝控制问题，尽管我们在施工中采取各种措施，小心谨慎，但裂缝仍然时有出现，有些还造成了无法估量的损失。这是因为混凝土体积大，聚集的大量水化热会导致混凝土内外散热不均匀，在受到内外约束的情况下，混凝土内部会产生较大的温度应力并很可能导致裂缝产生，最终为工程结构埋下严重质量隐患。因此，大体积混凝土施工中应严格控制裂缝产生和发展，以保证工程质量。

一、大体积混凝土的概念

目前国内对于大体积混凝土尚无一个明确的定义。我国有的规范认为，当基础边长大于20m，厚度大于1m，体积大于400m3时称大体积混凝土；有的则认为混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m，或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大，导致裂缝的混凝土为大体积混凝土。

二、大体积混凝土易裂的原因

2.1水化温升高，体积变化大

混凝土体积越大，水泥总用量相对大，水泥水化产生的热量越不易散发，温升越高，引起的体积变化也越大。大体积混凝土浇注后，内部温度远较外部高，形成较高的温差，造成内涨外缩，使构件表面产生很大拉应力以至开裂。

2.2受约束，产生拉应力

不受约束的混凝土是不会产生内应力的，体积变化受约束才产生内应力。约束条件有两种，即外约束和内约束。外约束是指结构物的边界条件，一般指基础或其他外界因素对结构物的约束，水泥水化后期，散发热量大于放热量，构件温度降低，体积收缩，受边界条件约束，产生拉应力。如现在比较常见的地下室桶式结构、剪力墙结构受基础约束明显。内约束是由于内部水泥水化热不易散发，表面则易于散发，内部体积膨胀，表面则体积收缩（特别是遇气温骤降或过水），受内部约束，产生拉应力。

以上两方面同时存在，并达到相当程度必然会发生裂缝。缺少其中一个，或其中一个没有达到相当程度，裂缝可能不会发生。大体积混凝土裂缝产生的最根本原因是水化温升的引起的体积变化。

三、大体积混凝土裂缝的主要类型

3.1干缩裂缝

混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。是混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果：混凝土受外部条件的影响，表面水分损失过快，变形较大，内部湿度变化较小变形较小，较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束，产生较大拉应力而产生裂缝。

3.2沉陷裂缝

沉陷裂缝的产生是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混凝土出现沉陷裂缝。特别是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降，致使混凝土结构产生裂缝。

3.3温度裂缝

温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。混凝土浇注后，在硬化过程中，水泥水化产生大量的水化热。由于混凝土的体积较大，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升。而混凝土表面散热较快，这样就形成内外的较大温差。较大的温差造成混凝土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，这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。

四、 减少大体积混凝土裂缝的措施 

4.1 降低水泥水化热

包括: 混凝土的热量主要来自水泥水化热, 因而选用低水化热的矿渣硅酸盐水泥配制混凝土较好;精心设计混凝土配合比, 采用掺加粉煤灰和减水剂的“双掺”技术, 减少每立方米混凝土中的水泥用量, 以达到降低水化热的目的; 选用适宜的骨料,尽量选用粒径较大, 级配良好的粗骨料;选用中粗砂, 改善混凝土的和易性, 并充分利用混凝土的后期强度, 减少用水量; 严格控制混凝土的塌落度。在混凝土浇筑时，现场设专人进行塌落度的测量, 将混凝土的塌落度始终控制在设计范围内, 一般以7～9cm 为最佳;夏季施工时, 宜在混凝土内部预埋冷却水管,通循环冷却水, 强制降低混凝土水化热温度。冬季施工时, 采用保温措施进行养护;如技术条件允许, 可在混凝土结构中掺加10%~15%的大石块, 减少混凝土的用量,以达到节省水泥和降低水化热的目的。

4.2严格控制混凝土入模温度

  大体积混凝土最好选在春秋季施工，以降低混凝土入仓温度。如果确需在夏季施工，最好采取有效措施降低混凝土入仓温度。浇筑混凝土时最好不要让混凝土在太阳下直接爆晒。混凝土拌制前应对混凝土公司做好技术交底，确保水泥库通风良好，并对碎石洒水降温，自来水也应预先放入地下蓄水池中降温。

4.3适当增加预埋件

   在混凝土容易发生裂缝的部位埋设应力应变传感片，直接测试拉应力，以便更直接控制混凝土养护（调节保温保湿养护条件，保证温度梯度），确保混凝土不产生裂缝。在基础面上加设铁丝网或小直径钢筋网，以提高混凝土表面抗裂性（中间温度筋可去掉）。

4.4分层循环浇注

对体积较大(或可能因砼水化热大而引起温度裂缝)或垂直距离较大的结构部位，宜采取分层循环浇注，每层厚度宜控制在300－500mm，在砼初凝前覆盖第二层并加强交接面的穿插振捣。并及早采用覆盖或蓄水等保温保湿养护措施，这样能有效降低砼内外温差，减少温度裂缝的产生。

4.5抹面

对板面砼(楼板、底板、路面和地坪等)加强二次或多次抹面(路面和地面有条件时采用抹面机)，特别是初凝后终凝前的抹面，能够有效消除由于水分蒸发产生的不规则收缩裂缝和泌水沉降产生的沉缩裂缝，并可避免楼板出现贯穿裂缝。但同时须及时保湿养护和覆盖。同时混凝土早期养护的温度、湿度和时间对其强度和耐久性有重大影响。热胀冷缩、湿胀干缩，容易产生各种裂缝。控制温度差以不超过25℃为准，控制湿度以混凝土表面保持潮湿状态为准。养护方法可采取覆盖塑料薄膜、湿麻袋、湿草袋、喷洒养护剂、喷雾、淋水或蓄水保湿等养护措施。一般砼的养护应在浇注完毕凝结后进行(以表面不起水泥浆为准)，养护期最少不能少于7d，最好养护14d左右。

4.6 添加外加剂，改善混凝土的性能，提高抗裂能力

混凝土中存在大量的毛细孔道，水蒸发后会使毛细管中产生张力，导致混凝土干缩变形。若增大毛细孔径可降低表面张力，但会影响混凝土强度，这就是表面张力理论，早在六十年代就已在国际上被认可；水灰比也是影响混凝土收缩的重要因素之一，使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25％；此外，水泥用量也严重影响了混凝土收缩率，掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少15％的水泥用量，其体积用增加骨料用量来补充，用减水防裂剂改善水泥浆稠度，控制混凝土泌水，以减少沉缩变形。混凝土缓凝时间适当，可以控制因水泥长期不凝而带来的塑性收缩。另外，减水防裂剂可有效地提高混凝土抗拉强度，大幅提高混凝土的抗裂性能；掺加外加剂一方面可有效地提高混凝土的抗碳化性，减少混凝土的碳化收缩，另一方面在混凝土表面形成微膜，可减少水分蒸发，防止干燥收缩。

五、结语

综上所述，大体积混凝土的裂缝对施工及其构筑物危害很大，严重影响了构筑物的安全使用。在施工时一定要严格把关，通过合理选择施工材料、优化混凝土配合比、以及加强后期养护等控制措施，可以有效防止裂缝的产生，避免给工程造成不必要的损失，把混凝土的裂缝减少到最低限度，以避免危害结构的裂缝的产生。

参考文献：

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