大体积混凝土裂缝的成因及防治初探

【前言】大体积混凝土裂缝的成因及防治初探由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。1大体积混凝土简述 现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。它主要的特点就是体积大：混凝土浇筑量大于100平方米；长、宽、高任意一边不小于1米。大体积混凝土水泥水化热释放比较集中，内部温度升高比较快。混凝土在内外温...

摘要：混凝土结构在建设和使用过程中易出现不同程度、不同形式的裂缝。特别是大体积混凝土水泥水化热释放比较集中，内部温度升高比较快。混凝土在内外温差较大时，会使混凝土表面产生温度裂缝。影响结构安全和正常使用。所以必须从根本上分析它，来保证施工的质量。

关键词：大体积砼 裂缝泌水温度梯度 水化热拉应力

Abstract: Concrete structure is easy to appear different levels, different forms cracks in construction and use. Especially in the large volume concrete cement, which releases hydration thermal more conceptually, internal temperature rises faster. When the large temperature is different between inside and outside, it will make the concrete surface appear some cracks, all this Influent structural safety and normal use. So we must analyze it basically, to ensure the construction quality.

Key words: large volume concrete; cracks; bleeding; temperature gradient; hydration thermal tensile stress

中图分类号：TV544+.91 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

1大体积混凝土简述

现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。它主要的特点就是体积大：混凝土浇筑量大于100平方米；长、宽、高任意一边不小于1米。大体积混凝土水泥水化热释放比较集中，内部温度升高比较快。混凝土在内外温差较大时，会使混凝土表面产生温度裂缝。其他因素也会导致大体积混凝土出现不同程度、不同形式的裂缝，影响结构安全和正常使用。在全国调查的高层建筑地下结构中，底板出现裂缝的现象占调查总数的20%左右，地下室的外墙混凝土出现裂缝的现象占调查总数的80%左右。所以必须从根本上分析它，来保证施工质量。

2大体积混凝土裂缝的成因及主要类型

混凝土结构在建设和使用过程中出现不同程度、不同形式的裂缝，这是一个相当普遍的现象。国内外工程技术界都认为，规定钢筋混凝土结构的最大裂缝宽度主要是为了保证钢筋不产生锈蚀。不同的规范中有关允许最大裂缝宽度的规定虽不完全一致，但基本相同。如在正常的空气环境中裂缝允许宽度为0.3-0.4mm；在轻微腐蚀介质中，裂缝允许宽度为0.2-0.3mm;在严重腐蚀介质中，裂缝允许宽度为0.1-0.2mm。科学的将有害程度控制在允许范围之内。根据国内外的调查资料，工程实践中结构物的裂缝原因，属于由变形变化（温度、湿度、地基变形）引起的约占80%以上，属于荷载引起的约占20%左右。大体积混凝土结构各类裂缝产生的主要影响因素有两种:一是结构型裂缝。由外荷载引起的。二是材料型裂缝，由温度应力和混凝土的收缩引起的。裂缝按其成因主要分为干缩裂缝、塑性收缩裂缝、沉陷裂缝、温度裂缝4种类型。

3大体积混凝土裂缝的成因分析及防止

3.1干缩裂缝

干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝，宽度多在0.05-0.2mm之间，大体积混凝土中平面部位多见，较薄的梁板中多沿其短向分布。水泥浆中水分的蒸发会产生干缩，且这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由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。相对湿度越低，干缩裂缝越易产生。

干缩裂缝通常会影响混凝土的抗渗性，引起钢筋的锈蚀影响混凝土的耐久性，在水压力的作用下会产生水力劈裂影响混凝土的承载力等等。

3.2塑性收缩裂缝

混凝土塑性收缩裂缝形成过程与混凝土的泌水有关。泌水是指混凝土浇筑捣实后尚未凝结硬化之前，从外表看在混凝土的浇筑面上出现一层清水或者从模板缝中渗出部分水的一种现象。这是因为水在混凝土拌合物各组分中密度最小。当混凝土成型后的静止过程中，部分密度较大的固体颗粒向下沉积，而水则只能向上浮动，一部分水泌出到混凝土的表面，称为外泌水。另一部分被截留在钢筋计粗骨料的下面形成水囊，水分蒸发后产生孔隙及界面裂缝，从而降低了钢筋与混凝土之间的粘结强度以及水泥与骨料之间的界面强度，致使混凝土的抗冻、抗渗和抗腐蚀能力减弱，抗压抗折强度降低，这部分水称为内泌水。只有当水泥水化产生的胶结强度足以阻止固体颗粒相对运动或者各种固体颗粒经过迁移已达到紧密堆积状态时，沉积相对停止，泌水才告结束。泌水使混凝土的体积缩小，促成了混凝土塑性裂缝的产生。

混凝土塑性收缩裂缝不仅会影响混凝土的构件的外观质量，更重要的是会造成混凝土防水性能下降、钢筋容易锈蚀等不良后果，影响混凝土结构的使用年限，关于这一点应在设计和施工过程中给予充分的重视。

3.3沉陷裂缝

沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不均、松软，或回填土不实或侵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。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。此类裂缝多为贯穿性裂缝，其走向与沉陷情况有关。一般沿与地面垂直或呈30-45℃角方向发展。较大的沉陷裂缝，往往有一定的错位，裂缝宽度受温度变化的影响较小。地基变形稳定之后，沉陷裂缝也基本趋于稳定。

3.4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。混凝土浇筑后，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。在混凝土的施工中当温度变化较大，或者是混凝土受到寒潮的袭击等，会导致混凝土表面温度急剧下降，而产生收缩。表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束，将产生很大的拉应力而产生裂缝，这种裂缝通常在混凝土表面较浅的范围内产生。

温度裂缝的走向通常无一定律。大面积结构裂缝常纵横交错；梁板类长度尺寸较大的结构，裂缝多平行于短边；深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接行，裂缝沿着长边分段出现，中间较密。裂缝宽度大小不一，受温度变化影响较为明显：冬季较宽夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细，而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。

4裂缝的防治措施

4.1精心设计合理的混凝土配合比

在保证混凝土具有良好性能，应尽可能地降低混凝土的单位用水量，水灰比可控制在0.55以下，初凝时间延长到5h左右。严格控制骨料级配和含泥量，采用连续级配碎石，降低砂率（砂率控制在40%-45%）、低塌落度、低水灰比的混凝土，掺加高效减水剂和高性能引气剂，必要时掺入一定量的粉煤灰增加和易性，以降低水泥用量，减少水化热，减缓混凝土温度的升高，从而可以降低混凝土所受的拉应力，生产出高强、高韧性、中弹、低热和高抗拉值的抗裂混凝土。

4.2增配构造筋提高抗裂性能

在大体积的混凝土结构中要合理配筋，配筋应采用小直径、小间距。全截面的配筋率应在0.3-0.5%之间。避免结构突变产生应力集中，在易裂的边缘部位设置暗梁，提高混凝土的极限拉伸。在混凝土易裂缝部位埋设应力应变传感片，直接测试拉应力，调节保温保湿养护条件，保证温度梯度，确保混凝土不出现裂缝。在基础面筋上加设铁丝网或小直径钢筋网，以提高混凝土表面抗裂性。

4.3采用切实可行的施工工艺

根据泵送大体积混凝土的特点，采用“分段定点，一个坡度，薄层浇筑，循序推进，一次到顶”的方法。这种自然流淌形成斜坡混凝土的方法，能较好地适应泵送工艺，避免混凝土输送管道经常拆除、冲洗和接长，从而提高泵送效率，简化混凝土的泌水处理，保证上下层混凝土浇筑间隔不超过初凝时间。根据混凝土泵送时自然形成一个坡度的实际情况，在每个浇筑带的前后布置两道振动器，第一道布置在混凝土出料口，主要解决上部混凝土的振实；由于底层钢筋间距较密，第二道布置在混凝土坡脚处，以确保下部混凝土密实。随着浇筑的推进，振动器也相应跟上，以确保整个高度上混凝土的质量。由于大体积泵送混凝土表面水泥浆较厚，胡浇筑结束后须在初凝前用铁滚筒碾压数遍，打磨压实，以闭合混凝土的收缩裂缝。施工时加强插筋位置的振捣、抹压、养护。由于钢筋是热的良导体，易产生大的温度梯度，这是裂缝产生的一个主要环节。同时加强初凝前的抹压，以消除初期裂缝，并加强早期养护，提高混凝土抗拉强度。

4.4加强混凝土浇筑后的养护

混凝土浇筑后，应尽快回填土---土是混凝土最好的养护材料之一。目前这是混凝土保温保湿养护的最有效方法，对预防裂缝是非常有益的。如采用蓄水法保温养护，在混凝土施工期间可通入冷却循环水，以便加快承台内部热量的散发。如采用散外蓄综合养护措施，可有效降低混凝土的温升值，且可大大缩短养护周期，对于超厚大体积混凝土施工尤其适用。从已有施工经验的测温情况看，混凝土内部温升的高峰值一般在3.5d内产生，3d内温度可上升到或接近最大温升，内外温差值在20℃左右，加强养护工作，使砼的温差控制在规范规定范围内，从而控制相应的裂缝。