大体积混凝土裂缝成因分析与防控措施

　　关键词：大体积混凝土; 裂缝; 防控措施

　　Abstract: with the construction technology continues to improve, the mass concrete construction more and more used in residential construction, bridge construction, stadium construction, water conservancy construction. The topics described the causes of cracks and how to solve the crack problem.

　　Key words: mass concrete; cracks; prevention and control measures

　　中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

　　前言

　　现代建筑物的规模越来越大，高度也逐渐变高，大体积混凝土使用也成为普遍现象。在施工过程中把握好混凝土的质量尤为重要。现在我国对大体积混凝土还没有比较规范的定义，但在业界人士中绝大部分认为大体积混凝土的实体截面尺寸应大于等于1m。

　　一、大体积混凝土裂缝类型及裂缝产生原因分析

　　(一)裂缝产生的原因

　　大体积混凝土的表面系数比较小，结构截面比较大，水泥用量比较多，当混凝土浇注后，水泥就会散发出大量的水化热，它们的热量凝聚在一起，促使混凝土温度急剧升高。由于混凝土本身具有散热慢、体积大、导热性差的特点，致使混凝土内部热量难以散发，外部则散热比较快。依据热胀冷缩的原理，结构自身约束由伴随温度变化引起的建筑物体积变化产生应力，一旦拉伸应力>抗拉强度则混凝土产生裂缝。

　　(二)根据裂缝深度不同的划分

　　大体积混凝土出现的裂缝深度有所不同，我们以裂缝深度为标准大致可分为贯穿裂缝、表面裂缝、深层裂缝。

　　表面裂缝是由于混凝土表面散热比较快，越往内部散热越慢，逐渐形成了温度梯度，使混凝土表面产生拉应力，内部产生压应力，当拉应力的强度超出了混凝土的本身抗拉强度就会产生表面裂缝。

　　混凝土出现表面裂缝，不严加控制形成深层裂缝，最终切断了结构的断面，成为贯穿裂缝。它严重的破坏了结构的耐久性、防水性，影响到结构的正常使用，危害性不可小视。贯通裂缝是由于大体积混凝土水化热量积聚到一定的高度后，混凝土开始降温后会引起它的变形，加上混凝土的失水造成的体积收缩变形，受到地基和其它结构边界条件的约束时引起的拉应力。当超过混凝土抗拉强度时就产生了贯通整个截面的裂缝。

　　(三)通常所见裂缝的划分

　　在大体积混凝土结构上比较常见的裂缝有黏着裂缝、水泥石裂缝和钢筋骨料裂缝三种。黏着裂缝指的是钢筋与水泥石黏接面上的裂缝，主要出现于钢筋的周围。水泥石裂缝指的是水泥浆中的裂缝，通常在钢筋与钢筋之间出现;钢筋骨料裂缝指的是钢筋或者骨料自身产生的裂缝。把这三种相比较，第三种出现的频率比较低，前两种比较常见。它们的出现极大影响着混凝土本身的物理学性质，必须予以控制。控制大体积混凝土开裂一定要抓住两个方面，一方面要把混凝土的抗拉强度提高，另一方面控制温度应力要小于混凝土的抗拉强度。

　　(四)裂缝的可控范围

　　裂缝只要在最大允许值的范围内，就不会影响到结构的安全。室内正常环境下出现的裂缝宽度要≤0.3毫米，如果室内湿度比较高或出于露天环境下裂缝的宽度要≤0.2毫米，在地下或半地下结构一般裂缝的宽度在0.1～0.2毫米时，影响到混凝土的防水性，早期可能有轻微渗水，不必过于忧虑，经过一段时间后裂缝可自愈。地下工程裂缝尽量保持在0.1～0.2毫米之间，如果超过0.3毫米必须进行化学灌浆加固处理。

　　二、质量防控措施

　　为防止大体积混凝土出现裂缝笔者建议要从材料、设计和施工等方面上予以控制。

　　(一)　材料控制

　　1、水泥：混凝土水化热的因素主要是水泥中C3A，在施工过程中对水泥的选择应是C3S含量高，C3A含量低(小于8%)的水泥，C3A含量过高会使水热化速度加快，混凝土内部温度会在短时间内提升，内外的温差不断增大，甚至在水泥与高效外加剂相互适应上产生问题。所以在选择水泥时应该要选择水热化比较低的水泥。合理的选用水泥是控制温度裂缝有效措施。水泥选用不当.水化热过高.水泥水化热引起温度应力和温度变形而产生裂缝。水泥水化热过程中产生大量热量.每克水泥水化热量达120cal/g.混凝土内部升温约在3O度以上。混凝土在单位时间内释放出的水化热，与混凝土的体积和水泥的品种也有关系，并随着混凝土的龄期增长而增长。普通混凝土的内部最高温度一般是在浇注后的3—7天内。

　　水泥细度也影响着大体积混凝土的结构，表面积越大，对结构越不利。水泥颗粒越细，对水的需求量就越大，会使混凝土早期干燥引起收缩，导致变形，易出现收缩裂缝。另外水泥过细会使早期的水化热过分集中，造成巨大的温度差异，影响混凝土的结构强度和耐久性，出现温度差异裂缝。水泥颗粒过细，混凝土早期强度发展快，但混凝土后期强度发展潜力小，相当于混凝土强度的揠苗助长。水泥颗粒过细，虽然3天和28天龄期强度满足设计强度等级需要，但实际混凝土中长期强度增长幅度趋小，使实际结构安全度大大降低。

　　2、外加剂：减少大体积混凝土的裂缝就要从根本上降低水化热的产生。在混凝土中掺入减水剂，减水剂的掺入量应当与水泥总量的比例为1：4，同时再在水泥总量上减少10%，可以有效降低水化热的热量。在混凝土中掺入超细矿渣粉，它的主要成分是活性SiO2和Al2O3，不仅可以代替水泥的用量而且对混凝土的可泵性和工作性还有所改善，水泥的初期释放的水化热会减少;可以把膨胀剂混在硬化过程中，混凝土在硬化过程中产生体积的膨胀，可以补偿硬化作用的中冷缩、干缩，有效减免混凝土的开裂。

　　3、粗细骨料：尽量选择中、粗砂，在钢筋间距条件允许，泵车输送管允许的条件下，使用中、粗砂可以节省水泥，减少用水量，达到了减少混凝土干缩的目的。

　　4、石子级配与水：石子级配对节约水泥及保证具有良好的和易性关系很大, 大体积混凝土宜采用连续级配。水源的温度不能过高，应采取冷水进行混合搅拌，把混凝土的入模温度降低。

　　(二)设计控制

　　科学化的平面立体设计可以避免截面的突变，减少约束力。混凝土要选择C3A含量低的，尽可能选用中、低强度的混凝土。钢筋的布置间距要密，选择小直径钢筋，截面的配筋率要在0.3%--0.5%之间。考虑到基础同时受到地基和桩基的约束，在基础的下底面设置滑动层来减小其约束，降低混凝土内部的约束应力。

　　(三) 施工控制

　　1、浇筑方案

　　根据混凝土的浇筑量、构建型式等因素确定混凝土的浇筑方式是分层平行推进、分层斜面推进、分层交错推进这三种方式。分层浇筑可以使散热面积扩大，有利于保证工程质量。

　　2、混凝土的振捣

　　混凝土的浇筑采取“一个坡度、层层浇筑、一次到顶”的浇筑方针。在泵送时，会形成一个坡度。在上层结构与下层结构之间设置一个振点。第一个振点选择在卸料点，通过振动减少之间的间隙，把上层振实。第二个振点设置在混凝土的坡角处，把混凝土振的密实。先捣振倒料口的混凝土后，会自然形成一个坡度，然后再全面实行振捣。这样能提高混凝土的抗拉强度，防止混凝土沉落而出现裂缝，提高了混凝土的密度，还减少了内部微裂。在进行振捣时用振捣工具进行振捣时不会出现空隙，此时为进行第二次振捣的最佳时机。实行泵送混凝土会出现比较大的坍落度，水灰比也比较大。大量现场试验证明，对浇筑后未初凝的混凝土进行二次振捣，能排除混凝土因泌水在粗集料、水平钢筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土与钢筋之间的握裹力，防止因混凝土沉落而出现的裂缝，减小混凝土内部微裂，增加混凝土的密实度，使混凝土的抗压强度提高10% ～20% ，从而可提高混凝土的抗裂性。

　　3、温度控制与监视

　　温度控制一直是大体积混凝土施工时的重难点。在进行施工前，应综合材料性质、气候环境、可能突发的施工不可预测因素、施工方案以及结构的本身特点等，制定出一套合理的温控方案。混凝土在搅拌前的热量与搅拌后的热量是相等的，混凝土的原材料的温度与出机温度基本成正比。为防止混凝土内外温差过大，造成温度应力大于同期混凝土抗拉强度而产生裂缝，应根据当时地施工情况和环境气温，对原材料采取降温措施会出现比较明显的效果，为避免太阳的直接照射我们可以在砂场搭建避光棚子，利用井水向上持续浇灌，这样既起到了降温的作用有可以使材料吸收到水分，又把混凝土的坍落度损失降到了最低点。出机温度降低同样使入模温度也人为的降低了。在混凝土浇筑前，为方便把温差控制在25℃以内，可以在混凝土内部设置传感器或者预留温度测量孔，方便监测的需要，大体积混凝土在进行浇注时尽量选择阴凉通风处浇注这样有利于减少温差，进而减少温度应力。尽量避免在炎热的夏季进行。如果必须在夏季进行不妨在水凝土的内部铺设循环性冷水管用来降低温度;如果在冬季施工应当减少大体积混凝土热量挥发，可以用一些保温材料进行覆盖，这样就能达到减少裂缝保证工程质量的目的。为防止混凝土内外温差过大，造成温度应力大于同期混凝土抗拉强度而产生裂缝，应根据当时地施工情况和环境气温，采用了“蓄水法”进行混凝土养护

　　测温工作一般在混凝土浇筑完毕时开始测温，在浇筑的混凝土外部和内部均布置温度测点，同时设置保温材料与养护水温度测点，混凝土的温度监测数据由现场的数据采集仪自动采集，并对其进行分析，分析所得的每一测点的温度值以及表层测点与各测位中心测点的温差，可作为调整研究具体温控措施的依据，以防温度裂缝的出现。具体的测温方法可以是：前3天，每隔两个小时测温1次;第4---8天，每4小时测温1次;第9-15天，每6小时测温一次。16-20天没12小时测温一次，21—28天每12小时一次。观察安全温差是否在25摄氏度以内，当内外温度大于25摄氏度时必须采取措施加以控制。

　　4、养护方法

　　混凝土浇筑之后要及时进行养护，养护的目的就是把混凝土外部的温度与内部的温度差降到最小。达到降低块体自约束应力和提高混凝土抗拉强度，以承受外约束应力时的抗裂能力。大体积混凝土的内外温度差必须予以严格控制，控制得当可以明显减少裂缝的出现，所以说养护工作也是十分重要的程序之一。

　　混凝土的早期养护就是在保持适宜温度条件上下足功夫。其目的是达到两个方面的效果，第一方面可以使混凝土不受温度变形的侵袭，对有害冷缩起到防止作用。另一方面有助于水泥水化作用的顺利进行。

　　养护方法一般分为两类即降温法、保温法。降温法就是在混凝土浇筑成型后，通过循环冷却水进行降温，以减少内外温差;第二类保温法(又称蓄热法) 具体的方法是混凝土浇筑完成后，可以采用草帘被或水进行蓄热，使内外温差控制在25℃以内，以限制混凝土表面的温度散发过快造成温度裂缝。保温法在建筑工程中常被采用。这种方法不但成本低廉而且方便。

　　5、混凝土表面处理

　　大体积混凝土不但表面水泥浆比较厚而且泌水现象比较严重，必须谨慎处理，否则会引起裂缝的出现。在混凝土浇筑即将结束时，其表面会出现泌水。应当将泌水引向低处，再用抽水工具将其抽走。在浇注完毕后的4--8个小时内，尽快将浮浆清理掉。做法是用长刮尺将其刮平，然后用木抹子搓平压实。如果在初凝之后表面出现龟裂，就要尽快进行第二次抹压，不能拖延，抹压有助于消除龟裂纹。

　　结语

　　大体积混凝土出现裂缝将直接影响建筑工程质量，施工者要把握住对大面积混凝土结构施工的关键，充分认识到施工的难点，认真研究分析裂缝出现的成因，拿出应对措施，有效防止裂缝的出现。不断提高企业施工人员的综合素质，尽快适应不断变化的建筑市场。

　　参考文献：

　　[1]黄永昌. 大体积混凝土施工防裂措施[J]. 中国科技信息 , 2007,(01)

　　[2]赵延朋. 大体积混凝土在冬季施工中裂缝控制[J]. 科技信息(科学教研) , 2007,(15)

　　[3]石小忠. 大体积混凝土结构裂缝成因及预防措施[J]. 科技情报开发与经济 , 2006,(19)

　　[4]高让柳. 大体积混凝土结构开裂缝预控措施[J]. 科技情报开发与经济 , 2006,(24)

　　[5].侯景鹏,熊杰,袁勇. 大体积混凝土温度控制与现场监测[J]混凝土, 2004,(05) .