浅谈如何控制大体积混凝土裂缝

摘要：混凝土裂缝是工程应用中比较常见的质量问题，其产生的原因与防治措施也有很多，但无论何种措施，都要在其科学合理的边界约束与构造设计基础上才能发挥更好的效能，故文章对这一部分内容进行了详细的总结分析，以供参考。

关键词：大体积混凝土； 裂缝；边界约束；构造设计

前言：

混凝土是多种材料组成的非匀质材料，它具有较高的抗压强度、良好的耐久性及抗拉强度低、抗变形能力差、易开裂等特性。近代混凝土的研究证明，在不同的受力状态下，混凝土的破裂过程，实际上是和“微观裂缝”的发展相关联的。所谓“微观裂缝”，是指在尚未承受荷载的混凝土结构中存在着肉眼看不见的微观裂缝，其宽度为0.05mm以下，在混凝土结构中的分布是不规则的，沿截面是不贯穿的。有微观裂缝的混凝土可以承受拉力，但结构物的某些受拉较大的薄弱环节，微观裂缝在拉力作用下，很容易串连贯穿全截面，最终导致较早的断裂。微观裂缝进一步发展，其宽度不小于0.05mm，且能被肉眼所见，即为为宏观裂缝，对工程结构的稳定性、耐久性都将有着不同程度的影响。

1.裂缝产生的原因与常见措施

大体积混凝土施工阶段产生的温度裂缝，是其内部矛盾发展的结果。一方面是混凝土由于内外温差产生应力和应变，另一方面是结构物的外约束和混凝土各质点的约束阻止了这种应变，一旦温度应力超过混凝土能承受的极限抗拉强度，就会产生不同程度的裂缝。

经过实践总结，大致有以下几个方面：水泥水化热的影响、内外约束条件的影响、外界气温变化的影响、混凝土收缩变形影响等。对这些原因经过系统分析后，工程应用中也总结了很多宝贵的经验与措施，如：采用中低热的水泥品种、合理分缝分块、掺加外加料、选择适宜的骨料、控制混凝土的出机温度和浇筑温度、预埋水管通水冷却以降低混凝土的最高温升以及保温隔热等，相对较为关键的一点则是保证其边界约束与构造设计科学合理，这样辅以其他措施才会取得比较满意的效果。

下面，文章即对这一方面内容进行详细阐述。

2.改善边界约束与构造设计的途径

2.1 合理分段浇筑

当大体积混凝土结构的尺寸过大，通过计算证明整体一次浇筑会产生较大温度应力，有可能产生温度裂缝时，则可与设计单位协商，采用合理的分段浇筑，即增设“后浇带”进行浇筑。

用“后浇带”分段施工时，其计算是将降低温差和收缩应力分为两部分。在第二部分内结构被分成若干段，使之能存放他的小温度和收缩应力；在施工后期再将这若干段浇筑成整体；继续承受第二部分降温温差和收缩的影响。“后浇带”的间距，在正常情况下为20～36m；保留时间一般不宜少于40d，其宽度可取70～100，其混凝土强度等级比原结构提高5～10N/m2，湿养护不少于15d。

2.2 合理配筋

在构造设计方面进行合理配筋，对混凝土结构的抗裂有很大作用。工程实践证明，当混凝土墙板的厚度为400～600mm时，采取增加配置构造钢筋的方法，可使构造筋起到温度筋的作用，能有效提高混凝土的抗裂性能。

配置的构造筋应尽可能采用小直径、小间距。例如配置直径6～14mm、间距控制在100～150mm。按全截面对称配筋比较合理，这样可大大提高抵抗贯穿性开裂的能力。进行全截面配筋，含筋率应控制在0.3％～0.5％之间为好。

对于大体积混凝土，构造筋对控制贯穿性裂缝作用不太明显，但沿混凝土表面配置钢筋，可提高面层抗表面降温的影响和干缩；

2.3 设置滑动层

由于边界存在约束才会产生温度应力，如在与外约束的接触面上全部设置滑动层，则可大大减弱外约束。如在外约束的两端的1/4～1/5的范围内设置滑动层，则结构的计算长度可折减约一半，为此，遇有约束强的岩石类地基、较厚的混凝土垫层等时，可在接触面上设置滑动层，对减少温度应力将起到显著作用。

滑动层的做法有：涂刷两道热沥青加铺一层沥青油毡；或铺设10～20mm厚的沥青砂；或铺设50mm厚的砂或石屑层等。

2.4 设置应力缓和沟

设置应力缓和沟，即在结构的表面，每隔一定距离(一般约为结构厚度的1/5)设一条沟，设置应力缓和沟后，可将结构表面的拉应力减 少20％―50％，可有效地防止表面裂缝。这种方法是日本清水建筑工程公司研究出的一种防止大体积混凝土开裂的方法。我国已用于直径 60mm、底板厚3.5～5.0m、容量1.6万m3的地下罐工程，并取得良好效果。

2.5 设置缓冲层

设置缓冲层，即在高、低板交接处、底板地梁处等，用30～50mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料板作垂直隔离、以缓冲基础收缩时的侧向压力。

2.6 避免应力集中

在孔洞周围、变断面转角部位、转角处等，由于温度变化和混凝土收缩，会产生应力集中而导致混凝土裂缝。为此，可在孔洞四周增配斜向钢筋、钢筋网片；在变断面处避免断面突变，可作局部处理使断面逐渐过渡。同时增配一定量的抗裂钢筋，达对防止裂缝产生是有很大作用的。

结束语：

当然，在结构工程的设计与施工中，对于大体积混凝土结构，为防止其产生温度裂缝，除了改善混凝土约束程度、完善构造设计外，还要需要根据我国的施工经验着重从控制混凝土温升、延缓混凝土降温速率、减少混凝土收缩、提高混凝土极限拉伸值、和加强施工中的温度监测等方面采取技术措施，这些措施不是孤立的，而是相互联系、相互制约的，施工中必须结合实际、全面考虑、合理采用，才能收到良好的效果。