大体积混凝土裂缝的预防策略

【摘要】当前，裂缝问题已成为大体积混凝土结构的重要研究课题, 探讨大体积混凝土裂缝产生的原因和机理, 并在此基础上提出合理的防治措施, 对保证混凝土结构正常、安全有重要的意义。 一、 ...

摘要：大体积混凝土裂缝一旦形成,特别是重要的结构部位出现贯穿裂缝, 危害极大,不仅会降低结构的耐久性, 削弱构件的承载力, 而且还可能危害到构造物的安全。文章分析大体积混凝土裂缝的形成原因，探讨大体积混凝土裂缝的预防策略。

关键词：大体积混凝土；裂缝；形成原因；预防策略

Abstract: mass concrete crack once formed, especially important structure parts appear throughout the crack, great harm, not only can reduce the durability of structures, weaken the bearing capacity of the component, but also could harm to the safety of the slope. This paper analyzes the formation of mass concrete crack reason, this paper discusses the mass concrete crack prevention strategies.

Keywords: mass concrete; Crack; Formation reasons; Prevention strategies

中图分类号： TV544+.91 文献标识码：A文章编号：

当前，裂缝问题已成为大体积混凝土结构的重要研究课题, 探讨大体积混凝土裂缝产生的原因和机理, 并在此基础上提出合理的防治措施, 对保证混凝土结构正常、安全有重要的意义。

一、 大体积混凝土裂缝的形成原因

大体积混凝土裂缝按产生原因可分为两类: 一是结构型裂缝, 是由外荷载作用产生的, 包括常规结构计算中的主要应力以及其他的结构次应力造成的受力裂缝；二是非结构性裂缝, 即在非荷载作用下引起的裂缝, 主要是由水泥水化过程中释放的水化热引起的温度变化和混凝土收缩而产生的。本文主要探讨非结构性裂缝。

1、温度裂缝

混凝土具有热胀冷缩性质,当外部环境或结构内部温度发生变化,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。大体积混凝土的温度裂缝产生原因主要有两个方面: 一是混凝土的内部因素,主要是由水化热引起的内外温差；二是混凝土的外部因素,主要是结构的外部约束和混凝土各质点间的约束, 阻止混凝土收缩变形, 从而产生温度应力, 一旦温度应力超过混凝土所能承受的极限抗拉强度时, 即会出现温度裂缝。

2、收缩裂缝

混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必须的,而约80%的水分是要蒸发的。多余水分的蒸发必然会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩种类很多,其中塑性收缩和干燥收缩是发生混凝土体积变形的主要原因, 此外还有自身收缩和碳化收缩。

3、安定性裂缝

安定性裂缝表现为龟裂, 主要是因水泥安定性不合格而引起的, 本文不予讨论。

二、 大体积混凝土裂缝的预防策略

对于大体积混凝土结构的施工, 应根据混凝土结构的不同特点、受力状况、约束条件等因素进行综合考虑, 从工程结构的方案设计、材料性能、施工工艺、养护方法等方面采取综合防治措施, 才能确保混凝土的施工质量, 预防各种裂缝的出现。

1、合理设计, 优化结构

（1）充分利用混凝土的后期强度。在设计中考虑采用后期强度（60d）作为设计值, 以减少混凝土单方用灰量, 从而降低水化热。

（2）合理选择结构型式, 尽量避免结构断面突变带来的应力集中, 在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。增配构造筋提高抗裂性能。配筋宜采用小直径、小间距。

（3）设置后浇带, 降低每次浇筑的蓄热量。在进行结构设计时, 可在适当位置设置后浇带, 将大体积混凝土分成若干块浇筑, 在施工后期再将分块的混凝土连成一个整体, 这样既可以降低每次浇筑的蓄热量, 又可以放松约束程度。

（4）设置滑动、缓冲层, 以消除嵌固, 减少约束。当地基为软土地基时, 可采用砂垫层加固地基,减小地基对混凝土基础的约束作用, 同时提高地基的承载能力, 减小地下水的影响。当地基为坚硬岩基时, 可在基础底部设置滑动层, 如铺设油毡、沥青、砂浆层等。

2、合理选材, 优化配比

合理的配合比, 应具有较低的水泥用量, 较低的水化热, 较低的水灰比, 防止水化温过高, 同时具有较好的和易性和可泵性。

3、合理施工, 控制重点

（1）施工温度控制。一是混凝土浇注入仓温度。与混凝土水化热一样, 混凝土浇注入仓温度也是影响大体积混凝土质量的一个重要因素。浇注温度直接影响混凝土体内的温度场, 引起混凝土内部收缩开裂缝。在高温施工季节, 可采用冷却拌和用水, 对砂石料进行遮阳覆盖, 并用水喷淋冷却的方法,最大限度的降低混凝土入模温度。二是混凝土浇注温度。主要是混凝土出拌和机后, 经运输、平仓、振捣等过程之后的温度。夏季施工应尽量安排在1 天中温度最低时（一般安排在夜间）,冬季施工则要避免夜间施工,防止混凝土受冻。

（2）加强施工中混凝土内外温度控制。施工中混凝土温度的控制宜采用“外保内降”或“外蓄内散”的方法, 来提高混凝土的表面温度、降低混凝土的中心温度，以减小混凝土内外温差和温度梯度,防止温度裂缝的出现。混凝土浇筑凝固后, 在混凝土的表面采用保温材料或者蓄水来减缓表层混凝土降温速度。混凝土浇筑成型后, 可通过埋设在其内部的冷却水管进行冷水循环降温, 以减少混凝土的内外温差。

（3）加强施工温度监测。对大体积混凝土内部各部位进行温度跟踪监测, 可以及时准确地掌握混凝土各个部位的温度变化, 以便采取处理措施降低内部温度, 保证工程质量。混凝土温升最快的阶段在浇注后的1～5d, 在这段期间，宜每30min 读取数据一次, 以后数据的读取时间可以延长。

（4）控制拆模时间。混凝土在实际温度养护的条件下，强度达到设计强度的75%以上，混凝土中心与表面最低温度控制在25℃以内，预计拆模后混凝土表面温降不超过9℃以上允许拆模。

（5）保温保湿养护。养护主要是保持适宜的温度和湿度，以便控制混凝土内表温差，促进混凝土强度的正常发展及防止混凝土裂缝的产生和发展，是大体积混凝土施工中一项十分关键的工作。对于大体积混凝土，夏季施工有条件时宜采用蓄水养护，冬季施工时，可采用麻袋覆盖，侧面采用碘钨灯照射养护。

4、正确判别大体积混凝土结构

目前国内大体积混凝土尚无一个明确的尺寸界定标准，国外的定义也不尽相同。日本建筑学会标准(JASS5) 规定: “结构断面最小厚度在80cm 以上，同时水化热引起混凝土内部的最高温度与外界气温之差预计超过25℃的混凝土，称为大体积混凝土”。美国混凝土学会(ACI)规定: “任何就地浇筑的大体积混凝土，其尺寸之大，必须要求解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度减少开裂”。

因此，大体积混凝土不是由其绝对截面尺寸的大小决定的，而是由是否会产生水化热引起的温度收缩应力来定性的，但水化热的大小又与截面尺寸有关。

由于对大体积混凝土没有统一定义，以截面尺寸来简单判断是否是大体积混凝土的现象比较常见，给工程带来不同程度的损失。例如: 有些工程虽然厚度达到80cm(或1m)，但也不属于大体积混凝土的范畴，业主却要求施工单位按大体积混凝土标准施工, 造成不必要的浪费；有些工程虽然厚度未达到80cm(或1m)，但水化热却较大，施工单位却没有按大体积混凝土的技术标准施工，造成结构裂缝，结果采取种种措施加以补救，又造成额外费用。

三、 结束语

防止大体积混凝土出现裂缝是一项复杂的系统工程，工程千差万别，只要我们了解掌握各种裂缝的发生机理，精心选择原材料，优化配合比，并在施工中采用合理的施工工艺，就能有效地防止裂缝的发生。

参考文献：

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[2]宋萌，李田田，周小凤．大体积混凝土裂缝的产生原因及其控制措施[J]．中国高新技术企业，2009，（12）．

[3]张沛伟．大体积混凝土裂缝分析与施工技术控制研究[J]．中国高新技术企业，2009，（9）．

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