大体积混凝土裂缝的类型及质量控制措施

中图分类号：TU74文献标识码： A 文章编号：

摘要：随着城市的发展，混凝土也向着轻质、高效高强及多功能的方向不断发展。然而在建筑工程中，大体积混凝土裂缝问题始终是十分常见的质量通病，本文主要分析了大体积混凝土裂缝的主要类型，并提出了大体积混凝土裂缝的质量控制措施。

Abstract: with the development of the city, concrete to light weight, high strength and high efficiency in the direction of the multi-function continuous development. However, in building engineering, mass concrete crack problem is always very common quality problems, this paper mainly analyzes the mass concrete crack main types, and put forward the mass concrete crack of quality control measures.

1概述

大体积混凝土由于水泥凝结硬化过程中释放出大量的水化热，形成较大的内外温差，当温差较大超过25℃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。此外，混凝土本身的收缩也可能造成裂缝的产生。因此大体积混凝土存在的主要问题是裂缝的控制。

2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lm，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lm，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。

3大体积混凝土的主要类型

目前主要根据混凝土的种类和要求的性能进行分类。按照混凝土种类主要分为不含钢筋的素混凝土、含钢筋的钢筋混凝土或掺人钢纤维的钢纤维混凝土;按照要求的性能主要分为干硬性混凝土、低流态混凝土、高流态混凝土和常态混凝土等。

4大体积混凝土的特点及施工技术要求

大体积混凝土结构厚二体形大、钢筋密、一次浇注量大、施工时间长、施工工艺要求高、受环境影响大，浇注完毕后，由于体积过大，造成混凝土水化热大，温度场梯度大，混凝土“内热外冷”极易产生裂缝。工程实践证明，大体积渴疑土施工难度比较大，混凝土产生裂缝的机率较多。

5大体积混凝土裂缝的主要类型

(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。

(2)塑性收缩裂缝。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现，裂缝多呈中间宽、两端细，且长短不一，互不连贯状态。常发生在混凝土板或比表面积较大的墙面上，较短的裂缝一般长20-30cm，较长的裂缝可达2-3m，宽1~5mm.从外观分为无规则网络状和稍有规则的斜纹状或反映出混凝土布筋情况和混凝土构件截面变化等规则的形状，深度一般3-10cm，通常延伸不到混凝土板的边缘。。

(3)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。

(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。

6大体积混凝土裂缝的材料控制技术

(1)水泥的合理选取。优先选用收缩小的或具有微膨胀性的水泥。因为这种水泥在水化膨胀期(1～5d)可产生一定的预压应力，而在水化后期预压应力部分抵消温度徐变应力，减少混凝土内的拉应力，提高混凝土的抗裂能力。

(2)骨料的合理选取。选择线膨胀系数小、岩石弹性模量低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料，这样可以获得W、的空隙率及表面积，从而减少水泥的用量，降低水化热，减少干缩，减小了混凝土裂缝的开展。

(3)尽可能减少水的用量。水对混凝土具有双重作用，水化反应离不开水的存在，但多余水贮存于混凝土体内，不仅会对混凝土的凝胶体结构和骨料与凝胶体间的界面过度区相的结构发展带来影响，而且一旦这些水分损失后，凝胶体体积会收缩，如果收缩产生的内应力超过界面过度区相的抗力，就有可能在此界面区产生微裂缝，降低混凝土内部抵抗拉应力的能力。再者，大体积混凝土一般强度都不是很高。

7混凝土凝结硬化过程的控制

宏观上，硬化混凝土在约束条件下，收缩变形会产生弹性拉应力，拉应力的近似值最初可假定为杨氏模量和变形的乘积，当诱导拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土材料就会开裂。但事实上，由于混凝土是一种兼具粘性和延展性(徐变)的复杂相组成的非均质材料，一些应力被徐变松弛所释放，混凝土是否产生裂缝是徐变应力松弛后的残余应力所决定。

8外加剂与掺合材料的控制

(1)粉煤灰。混凝土中掺用粉煤灰后，可提高混凝土的抗渗性、耐久性，减少收缩，降低胶凝材料体系的水化热，提高混凝土的抗拉强度，抑制碱集料反应，减少新拌混凝土的泌水等。这些诸多好处均将有利于提高混疑土的抗裂性能。但是同时会显着降低混凝土的早期强度，对抗裂不利。试验表明，当粉煤灰取代率超过20%时，对混凝土早期强度影响较大，对于抗裂尤其不利。

(2)硅粉。①抗冻性:微硅粉在经过300～500次快速冻解循环，相对弹性模量隆低10一20%,而普通混凝土通过25～50次循环，相对弹性模量隆低为30～73%0②早强性:微硅粉混凝土使诱导期缩短，具有早强的特性。③抗冲磨、控空蚀性:微硅粉混凝土比普通混凝土抗冲磨能力提高0.5～2.5倍，抗空蚀能力提高3~16倍。

(3)减水剂。缓凝高效减水剂能够提高混凝土的抗拉强度，并对减少混凝土单位用水量和胶凝材料用量，改善新拌混凝土的工作度，提高硬化混凝土的力学、热学、变形等性能起着极为重要的作用。

(4)引气剂。引气剂除了能显着提高混凝土抗冻融循环和抗侵蚀环境的能力外，能显着降低新拌混凝土的泌水，提高混凝土的工作度，降低混凝土的弹性模量，优化混凝土体内微观结构，提高混凝土的抗冻性能。

9大体积混凝土温度控制措施

大体积混凝土的裂缝主要是温度变形引起的，大体积混凝土内部温度远较外部为高，形成较高的温差，造成内胀外缩，使外表产生很大拉应力而导致开裂,因此,如何减少内外温差是一个重要问题。规范要求混凝土内外温差小于25 ℃。对于大体积混凝土的温度控制，主要考虑三个特征值:浇注温度、最高温度及稳定温度。

9.1 浇注温度控制

取决于各种原材料的初始温度，施工时应在堆场搭设简易遮阳装置，必要时可对混凝土原材料进行预冷却。

(1)预冷却混凝土的方法主要有采用冰来预冷拌合水，再用冰水拌合，或者在混凝土搅拌时掺冰屑，但注意冰在搅拌过程中要完全融化。

(2)预冷骨料主要有湿法、干法和真空汽化法三种。湿法冷却是通过冰水与骨料直接接触进行降温，可以采用浸水法和喷水法，干法冷却是用冷空气对骨料进行吹风冷却；真空汽化法是利用在骨料周围空间形成的部分真空，使骨料中水分蒸发、吸热而冷却骨料。

(3)冷却水泥的方法一般可采用气冷法和浸水法两种。

9.2最高温度控制

在混凝土内部预埋水管，通过冷却水可降低混凝土内部最高温度,这种方法因具有适用性和灵活性，以及能够控制整个结构物内部温度，所以在国内外得到广泛应用。

通冷却水一般是在混凝土刚浇注完，甚至正在浇注时就开始进行，以减少初期由于水泥水化热所形成的最高温度。

9.3 稳定温度控制

大体积混凝土产生温度裂缝的一个重要原因是混凝土中产生了温度梯度。当表面混凝土接近冷却时，表面和内部的温差就会产生温度梯度，从而产生超过未成熟混凝土抗拉强度的拉应力，使混凝土开裂。为了使大体积混凝土的内外温差降低，可采用混凝土表面保温的方法，使混凝土内外温差降低。常用的保温材料有模板、草袋、湿砂、锯末等，保温材料不仅要放置在混凝土的表面,还要注意结构物四周的保温。

总之，大体积混凝土结构裂缝的发生是由多种因素引起的。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，主要由温度应力和混凝土的收缩引起的。目前控制和解决的重点是温度应力引起的混凝土裂缝。