浅议大体积混凝土裂缝原因及防止措施

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体积大、整体行要求高，往往不宜留置施工缝，但由于构件体积大，其内部聚集的热量不易散失所以在施工中的大体积混凝土温度裂缝问题日显突出。本文从大体积混凝土的定义、特点讨论大体积混凝土裂缝对工程危害及其防止裂缝措施

关键词：大体积混凝土，裂缝原因， 防止措施

Abstract: with the rapid development of economic level, the progress of science and technology, China's construction scale is expanding continually, large buildings or structures has increased, and these never leave the use of mass concrete. Because the big volume concrete structure is big, the whole line the demand is high, often should not be a lien construction joints, but because the component is big, the internal heat loss so not gathered in the construction of mass concrete temperature crack early-juvenile. This paper, from the mass concrete of the definition, characteristics of mass concrete discussion cracks on the engineering of the harm and preventing the crack measures

Keywords: mass concrete, crack causes, preventing measures

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

在今天，混凝土的裂缝较为普遍，在建筑工程中裂缝几乎无所不在。在大体积混凝土中，温度应力及温度控制具有重要意义。这主要是由于两方面的原因。首先，在施工中混凝土常常出现温度裂缝，影响到结构的整体性和耐久性。其次，在运转过程中，温度变化对结构的应力状态具有显著的不容忽视的影响。而我们遇到的主要是施工中的温度裂缝。

大体积混凝土由于温度变化而产生的裂缝称为温度裂缝。因此，应当针对大体积混凝土自身的特点，对其温度及温度应力的变化规律、温度裂缝的控制技术等方面开展一系列的研究。大体积混凝土在固化过程释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用。由此而产生的温度和收缩应力是导致混凝土出现裂缝的主要因素，从而影响基础的整体性、防水性和耐水性，成为结构的隐患。

一、大体积混凝土的定义

对于大体积混凝土，通常认为是体积很大的现场浇筑的混凝土，目前尚无统一定义。美国混凝土学会曾规定:“任何就地浇筑的大体积混凝土，其尺寸之大，必须要求采取措施解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大的限度减少开裂”。日本建筑学会标准(JAsSS)规定“结构断面最小尺寸在80cm以上，水化热引起混凝土内的最高温度与外界温度之差预计超过25℃的混凝土为大体积混凝土。北京第六建筑工程公司认为“凡结构断面最小尺寸在75cm以上，双面散热在100cm以上、水化热引起的高与外界气温之差预计超过25℃的混凝土，均可称为大体积混凝土”。我国《混凝土结构工程施工及验收规范》认为，建筑物的基础最小边尺寸在1～3m范围内就属大体积混凝土。我国《普通混凝土配合比设计规程》这样定义，混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m，或预计会因水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土为大体积混凝土。其尺寸大到必须采取措施以对付水泥水化发出的热量以及伴随发生的体积变化，尽量减少温度裂缝。直观的看，最小尺寸大小2m左右的混凝土都可以称之为大体积混凝土。

此外，德国规范DINIO45、英国BS882、我国行业标准YBJ224一91中对大体积混凝土结构设计与施工，均作了较为明确的规定。

从各国的规定来看，大体积混凝土是一个相对概念，大体积混凝土的特点除体积较大外，更主要是由于混凝土的水泥水化热不易散发，在外界环境或混凝土内力的约束下，极易产生温度收缩裂缝及为防止裂缝而应采取的施工要求。另外，用混凝土结构可能出现的最高温度与外界气温之差的限定值来定义大体积混凝，也是不够严密的，因为各种温差只有在“约束”条件下才能产生温度应力及随之而来的温度裂缝，要避免出现裂缝的允许温差还需由约束力来决定。当内外约束力较小时混凝土的允许温差就大，反之就小。

二、大体积砼裂缝产生的原因

（1）水泥水化热

水泥在水化过程中要产生大量的热量，是大体积砼内部热量的主要来源。由于大体积砼截面厚度大，水化热聚集在结构内部不易散失，使砼内部的温度升高。砼内部的最高温度，大多发生在浇筑后的3～5ｄ，当砼的内部与表面温差过大时，就会产生温度应力和温度变形。温度应力与温差成比，温差越大，温度应力也越大。当砼的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时，便开始产生温度裂缝。这就是大体积砼容易产生裂缝的主要原因。

（2）约束条件

大体积钢筋砼与地基浇筑在一起，当早期温度上升时产生的膨胀变形受到下部地基的约束而形成压应力。由于砼的弹性模量小，徐变和应力松弛度大，使砼与地基连接不牢固，因而压应力较小。但当温度下降时，产生较大的拉应力，若超过砼的抗拉强度，砼就会出现垂直裂缝。

（3）外界气温变化

大体积砼在施工期间，外界气温的变化对大体积砼的开裂有重大影响。砼内部温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温度和砼的散热温度三者的叠加。外界温度越高，砼的浇筑温度也越高。外界温度下降，尤其是骤降，大大增加外层砼与砼内部的温度梯度，产生温差应力，造成大体积砼出现裂缝。因此控制砼表面温度与外界气温温差，也是防止裂缝的重要一环。

（4）砼的收缩变形

砼的拌合水中，只有约20%的水分是水泥水化所必需的，其余80%要被蒸发。砼中多余水分的蒸发是引起砼体积收缩的主要原因之一。这种收缩变形不受约束条件的影响，若存在约束，就会产生收缩应力而出现裂缝。

三、大体积混凝土裂缝的防止措施

1. 要尽量减少水泥水化热，推迟放热高峰出现的时间。

如采用60ｄ龄期的砼强度作为设计强度（此点必须征得设计单位的同意），以降低水泥用量；掺粉煤灰可替代部分水泥，既可降低水泥用量，且由于粉煤灰的水化反应较慢，可推迟放热高峰的出现时间；掺外加剂也可达到减少水泥、水的用量，推迟放热高峰的出现时间；夏季施工时采用冰水拌和、砂石料场遮阳、砼输送管道全程覆盖洒冷水等措施可降低砼的出机和入模温度。

以上这些措施可减少混凝土硬化过程中的温度应力值。

2. 进行保温保湿养护，养护时间不应少于14ｄ，使砼硬化过程中产生的温差应力小于砼本身的抗拉强度，从而可避免砼产生贯穿性的有害裂缝。

3. 采用分层分段法浇筑砼。

分层振捣密实以使砼的水化热能尽快散失。还可采用二次振捣的方法，增加砼的密实度，提高抗裂能力，使上下两层砼在初凝前结合良好。

4.是做好测温工作，随时控制砼内的温度变化，及时调整保温及养护措施，使混凝土中心温度与表面温度的差值、混凝土表面与大气温度差值均不应超过25℃。

四、总结

大体积混凝土结构的施工技术与控制措施直接关系到混凝土结构抗裂性能及耐久性能,通过以上合理选择原材料,优化混凝土配合比,科学组织施工及采取有效的温控养护措施,达到了降低混凝土水化热和提高混凝土抗裂性能目的。面对应用日益广泛的大体积混凝土工程,我们必须不断总结经验, 完善技术措施, 使该项施工走上更加成熟和规范化的道路。

参考文献：

[1] 杨嗣信 主编 《高层建筑施工手册》中国建筑工业出版社 1992年12月第一版

[2]《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204—2002 )

[3]《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3—2002)

[4]《地下工程防水技术规范》(GB50108—2001)

[5]《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204—92)

[6]《混凝土质量控制标准» (GB50496-2009)

[7]《普通混凝士配合比设计规程» (JGJ55-2000)