大体积混凝土裂缝的主要原因及防治措施

摘要：随着经济水平的迅猛发展，科学技术的进步，我国的建筑规模也在不断扩大，大型建筑物或构筑物不断增多，而这些却离不开大体积混凝土的使用。由于大体积混凝土结构厚实、混凝土方量大、水泥水化热大，易使结构物产生温度变形，所以常常导致在施工中出现大体积混凝土裂缝现象。本文从大体积混凝土的概念、特点探讨了它产生裂缝的主要原因并提出了大体积混凝土裂缝防治措施。

关键词：大体积混凝土；裂缝；防治措施；原因

中图分类号：TV543文献标识码： A

引言：随着社会的发展，大体积混凝土使用越来越多，例如：民建中高层住宅的电梯井基础，工建的汽轮机基座底板等。而大体积混凝土在成型过程中，较易产生纵横裂缝，不管是何种原因产生何种裂缝，轻则影响到结构的耐久性，重则影响到结构的安全性，可以说混混凝土裂缝是建筑质量的较为常见的通病。

1. 大体积混凝土概念

什么是大体积混凝土，目前尚无统一定义。日本建筑学会标准（JASSS)的定义是：“结构断面最小尺寸在80cm以上，同时水化热引起的混凝土内最高温与外界气温之差预计超过25℃的混凝土，称之为大体积混凝土”。美国混凝土协会(ACI)的定义是：“任何就地浇注的混凝土，其尺寸之大必须采取措施解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度地控制减少开裂，就为大体积混凝土”。国际预应力混凝土协会(FIP)则做了如下规定：“凡是混凝土一次浇筑最小尺寸大于0.6m，特别是水泥用量大于400kg/m，时，应考虑采用水化放热慢的水泥或采取其他降温散热措施”。

我国大体积混凝土施工规范(GB50496-2009)把大体积混凝土定义为：混凝土结构物实体最小尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。

2. 大体积混凝土的特点

“大体积混凝土”最早出现在水利水电工程中。在水利水电工程建设应用中许多科研工作者对“大体积混凝土”已作了大量细致的研究，发展至今从理论到施工方法，施工方案及优化控制等方面己比较成熟，并相应制订了一系列规定，例如：早在1933年—1936年美国建成的大苦果重力坝，混凝土浇筑量达250万立方米，并且未出现裂缝。我国的三峡大坝，在各方面都取得了很大的成功。

但是，建筑大体积混凝土由于工程规模的大小、结构形式、混凝土特点、配筋构造及受荷情况都与水利水电类建筑物差异很大。建筑工程大体积混凝土相比于工大体积混凝土一般块体较薄，体积较小；混凝土设计强度高，单方混凝土水泥用量较大；连续性整体浇筑要求较高；结构构筑物多属于地下、半地下或室内，受外界条件变化影响较小。此外，在混凝土温度及温度应力的计算方法和采取的措施上，两者也有很多差异。建筑工程中，大体积混凝土与一般混凝土也是不同的。大体积混凝土具有结构厚大、浇筑量大，工程条件复杂，且多为现浇超静定结构混凝土，施工技术和质量要求高等特点。因此，除了必须具有足够的强度、刚度、稳定性以外，还应满足结构物的整体性和耐久性要求。

3. 大体积混凝土产生裂缝的主要原因

3.1混凝土的收缩

低热水泥 、快硬水泥、矿渣水泥混凝土收缩性较高，普通水泥、火山灰水泥、矾土水泥混凝土收缩性较低。一旦水泥磨细度大、水泥标号低、单位体积用量大，则混凝土收缩变大，且发生收缩时间变长。

3.2水泥水化热的影响

水泥水化过程中放出大量的热量，且主要集中在浇筑后的一周左右，一般每克水泥可以放出大约500J的热量，尤其对于大体积混凝土来讲，这种现象更为严重。

3.3外界气温湿度变化的影响

混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或内部结构温度发生变化时，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。温度裂缝区别其它裂缝最主要特征是随温度变化而扩张或合拢。外界气温越高，混凝土的浇筑温度也就越高；如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温度梯度。如果外界温度下降过快，会造成很大的温度应力，极其容易引发混凝土的开裂。另外，外界的湿度降低会加速混凝土的干缩，从而导致混凝土裂缝的产生。然而大体积混凝土由于水泥凝结硬化过程释放出大量的水化热，形成较大的内外温差，当温度超过25度时，混凝土内部的温度应力有可能超过混凝土的极限抗拉强度从而产生温度裂缝，同时混凝土降温阶段如果降温过快，由于厚板收缩，又受到强大的摩阻力，可能导致收缩贯穿裂缝。由此可见，温度是导致大体积混凝土裂缝的主要原因。

4. 大体积混凝土裂缝的防治措施

（1）合理选择混凝土的配合比，尽量选用水化热低和安定性好的水泥，并在满足设计强度要求的前提下，尽可能减少水泥用量，以减少水泥的水化热。从实践经验看，水泥用量控制在450kg/m3是可以防止裂缝出现的。

（2）控制石子、砂子的含泥量不超过1%和3%。

（3）根据施工季节的不同，可分别采用降温法和保温法施工。夏季主要用降温法施工，即在搅拌混凝土时掺入冰水，一般温度可控制在5~10ºC，在浇筑混凝土后采用冰水养护降温，但要注意水温和混凝土温度之差不超过20ºC，或采用覆盖材料养护。冬季可以采用保温法施工，利用保温模板和保温材料防止冷空气侵袭，以达到减小混凝土内外温差的目的。

（4）采用分层分段法浇筑混凝土。分层振捣密实以使混凝土的水化热能尽快散失。还可采用二次振捣的方法，增加混凝土的密实度，提高抗裂能力，使上下两层混凝土在初凝前结良好。也可采用在下层混凝土面上预留沟槽，以加强上下层混凝土的连接。

（5）作好测温工作，控制混凝土的内部温度与表面温度，以及表面温度与环境温度之差不超过25ºC。

（6）在混凝土中掺加少量磨细的粉煤灰和减水剂，以减少水泥用量。也可掺加缓凝剂，推迟水化热的峰值期。

（7）掺入适量的微膨胀剂或膨胀水泥，使混凝土得到补偿收缩，减少混凝土的温度应力。

（8）改善约束条件。根据工程特点，可以采取某些措施，降低外约束力。例如 在大体积混凝土下设置滑动的垫层，通常作法是在垫层混凝土上，先铺一层低强度水泥砂浆，以降低新旧混凝土之间的约束力。为了防止护坡桩对混凝土的约束力，还可在大体积混凝土四周与护坡桩之间砌筑隔离墙，既作为模板，又减小了大体积混凝土的外约束力。

（9）设置后浇缝。当大体积混凝土平面尺寸过大时，可以适当设置后浇缝，以减小外约束力和温度应力，同时也有利于散热，降低混凝土的内部温度。

（10）当分层浇筑时，为了保证每个浇筑层上下均有温度筋，可建议设计者将温度筋作适当调整。温度筋宜细密，一般用Ø8钢筋，间距15㎝，双向布筋，这样可以增强抵抗温度应力的能力。上层钢筋的绑扎，应力争在浇筑下层混凝土后进行，这样便于混凝土的保温覆盖和保持钢筋的整洁。对于一次绑扎成形的钢筋网架，混凝土下料高度过大时，应采用溜槽或串筒下料，防止混凝土离析。

（11）混凝土中掺加一定数量的毛石。这样可以减少水泥用量，同时毛石还可吸收混凝土中一定的水化热，这是防止大体积混凝土产生裂缝的良好措施。

5. 结语

体积混凝土裂缝形成的原因和预防、控制措施作了初步探讨，个人认为只要采取以防为主，采用温控施工技术，在大体积混凝土材料的选择、配合比优化、浇筑过程控制、保温养护及施工过程中混凝土浇筑内部温度和温度应力的监测等环节，采取了一系列的技术措施，并施工中多观察、多比较，出现问题后多分析、多总结，结合多种预防处理措施，混凝土的裂缝是完全可以控制和避免的。

参考文献 ：

[2] 侯君伟．现浇混凝土建筑结构施工手册．机械工业出版社．2007.

[3] 杨南方等．混凝土结构施工实用手册．中国建筑工业出版社．2008 .

[4] 张少锋．大体积混凝土温度裂缝的控制．土木工程．2010.