浅论大体积混凝土裂缝产生的原因及控制措施

　　摘要：在工程建设中，大体积混凝土裂缝已成为大家普遍关注的技术问题，本文对大体积混凝土裂缝的成因及其控制措施进行了论述，以便实践中参考应用。

　　关键词：大体积混凝土 裂缝成因 控制措施

　　1 前言

　　近年来，随着经济和建筑技术的发展，工业与民用建筑混凝土结构工程中大体积混凝土工程施工越来越多，大体积混凝土逐渐成为构成大型设施或构筑物主体的重要组成部分，工程实践证明，大体积混凝土施工难度比较大，混凝土产生裂缝的机率较多，裂缝一旦形成，特别是基础贯穿裂缝出现在重要的结构部位，危害极大，它会降低结构的耐久性，削弱构件的承载力，同时会可能危害到建筑物的安全使用。所以采取技术先进、经济合理、安全适用的措施来减少和控制大体积混凝土的开裂，确保工程建设的质量，是工程建设者一直以来所追求的目标。

　　2 大体积混凝土裂缝形成的原因

　　(1)混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于 1m 的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土即为大体积混凝土。

　　(2)大体积混凝土产生裂缝的原因是复杂的，而且往往是各种因素的综合，首先温度和湿度的变化是引起混凝土裂缝的主要原因。混凝土在硬化期间，水泥会放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力;在后期降温过程中，由于受到基础或老混凝土的约束叉会在混凝土内部出现拉应力;同时气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，便会出现裂缝，即混凝土裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。表面干缩形变受到内部混凝土的约束，往往也会导致裂缝。

　　(3)从裂缝的形成过程可以看到，混凝土之所以开裂，主要是混凝土所承受的拉应力和混凝土本身的抗拉强度之间的矛盾发展的结果。因而为了控制大体积混凝土裂缝，就必须尽最大可能提高混凝土本身抗拉强度性能和降低抗应力(特别是温度应力)这两方面综合考虑。抗拉强度主要决定于砼的强度等级及组成材料，要保证抗拉强度关键在于原材料的优选和配合比的优化(砼强度等级设计已经确定)，由于砼选用地材，从经济角度来考虑，原材料优化的空间相对较小，所以降低拉应力是控制砼裂缝的有效途径，而降低拉应力主要通过减少温度应力和沉缩应力来控制温度裂缝和沉缩裂缝。

　　3 大体积混凝土裂缝控制的主要技术措施

　　3.1 优选原材料

　　(1)选择合适水泥和严格控制水泥用量。应选用中、低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，以降低砼最高温升，降低砼所受的拉应力。大体积混凝土施工所用水泥其 3d 天的水化热不宜大于 240kJ/kg，7d 天的水化热不宜大于 270kJ/kg。

　　(2) 严格控制骨料级配和合泥量。选用10.40mm连续级配碎石(其中10.30mm级配含量65%左右)，细度模数2.80-3.00的中砂(通过0.315n凹筛孔的砂不少于15%，砂率控制在40%-45%)。砂、石含泥量控制在1%以内，并不得混有有机质等杂物，杜绝使用海砂。

　　(3)选择适当外加剂。可根据设计要求，混凝土中掺加一定用量外加剂，如防水剂、膨胀剂、减水剂、缓凝剂等外加剂。外加剂中糖钙能提高混凝土的和易性，使用水量减少20%左右，水灰比可控制在0.55以下，初凝延长到5h左右。

　　3.2 采用合理的施工方法

　　泵送大体积混凝土一般采用“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。

　　(1)混凝土浇注过程质量控制。浇注过程中要进行振捣方可密实，振捣时间应均匀一致以表面泛浆为宜，间距要均匀，以振捣力波及范围重叠二分之一为宜，浇注完毕后，表面要压实、抹平，以防止 表面裂缝。另外，浇注混凝土要求分层浇注，分层流水振捣，同时要保证上层混凝土在下层初凝前结合紧密。避免纵向施工缝、提高结构整体性和抗剪性能。

　　(2)浇注时间控制。尽量避开在太阳辐射较高的时间浇注，若由于工程需要在夏季施工，则尽量避开正午高温时段，浇注尽量安排在夜间进行。

　　(3) 混凝土拆模时间控制。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。

　　3.3 做好测温工作及时控制混凝土温度

　　(1)温度裂缝的产生一般是不可避免的，重要的是如何把其控制在规范允许的范围之内，要进行有效的控制，就必须进行科学预测，以保证控制的准确性。对温度应力的控制现场一般是进行温控。在浇筑砼时，采用温度传感片和测温仪，从浇筑开始测温(包括入模温度，环境温度)，并及时抹压(特别是初凝前)和保温保湿养护。浇筑完后根据温控指标，及时调整保温保湿养护条件。

　　(2)温度影响系数受多种因素影响，其中温度、湿度、散热界面(土、空气等)，初凝时间、风速、温差等影响较大，特别是风速和温差较大时，温度影响系数大大降低，最高温升将降低，这与我们的实测结果是相吻合的。但为防止降温过快，形成大的温度梯度，夏季选用蓄水养护,秋冬季加盖草袋、海绵如果工地气候风大、干燥特征拆模后及时采取防风，保温措施，并及时回填土，结果证明这些方法对温度影响系数的改变是非常有用的，事实表明控制也是非常成功的。

　　3.4 做好表面隔热保护及养护

　　大体积混凝土的温度裂缝，主要是由内外温差过大引起的。混凝土浇注后，由于内部较表面散热快，会形成内外温差，表面收缩受内部约束产生拉应力，但是这种拉应 力通常很小，不至于超过混凝土的抗拉强度而产生裂缝。但是如果此时受到冷空气的袭击，或者过分通风散热，使表面温度降温过大就很容易导致裂缝的产生，所以 在混凝土在拆模后，特别是低温季节，在拆模后立即采取表面保护。防止表面降温过大 ，引起裂缝。另外，凝土浇注完毕后，应及时洒水养护以保持混凝土表面经常湿润，这样既减少外界高温倒罐，又防止干缩裂缝的发生，促进混凝土强度的稳定增长。一般在浇注完毕后12～18h内立即开始养护，连续养护时间不少于28d或设计龄期。

　　4 结束语

　　大体积混凝土的开裂是目前学者和工程界关注的一个重要问题，通过以上分析可知，大体积混凝土的材料型裂缝主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的，在施工时一定要严格把关，精心选择原材料，做好混凝土早期养护及其预防发生的措施，把混凝土的裂缝减少到最低限度，确保工程质量达到设计及使用要求。

　　[参考文献]

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　　[2] 段 峥：现浇大体积混凝土裂缝的成因与防治.混凝土，2003

　　[3] 周富荣。养护对混凝土早期收缩和开裂的影响[D].浙江大学，2006.

　　[4] 大体积混凝土施工规范，GB 50496-2009

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文章名称： 浅论大体积混凝土裂缝产生的原因及控制措施

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