大体积混凝土施工裂缝控制探讨

　　摘要：针对大体积混凝土施工具有结构厚、体积大、钢筋密、工程条件复杂等特点，本文对大体积混凝土施工产生裂缝的种类、成因进行了分析，并从设计、原材料、施工方法和温度控制等方面提出预防措施，为有效解决大体积混凝土施工裂缝难题提供参考。

　　关键词：大体积混凝土 裂缝种类 成因 控制方法

　　Abstract: based on the construction of mass concrete structure is thick, big volume, reinforced dense, engineering condition is complex and other characteristics, this paper construction of mass concrete crack types, analyses the reasons, and from the design, raw materials, construction methods and temperature control, puts forward the prevention measures, and effective solution for mass concrete crack problem of construction to provide the reference.

　　Keywords: mass concrete crack types cause control method

　　中图分类号：TV544+.91 文献标识码：A 文章编号：

　　1 引言

　　在高速公路建设中，常常伴随大桥、特大桥的建设，其中锚体部位多属于大体积混凝土。大体积混凝土施工主要特点是断面最小尺寸大于或等于lm，表面系数较小，水泥水化热释放比较集中，内部升温较快。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，给工程结构埋下严重的质量隐患，影响结构安全和正常使用。因此，大体积混凝土施工需要从设计、原材料、施工、温控等方面进行严格控制，才能有效地预防裂缝的产生和发展，保证工程质量。

　　2大体积混凝土产生裂缝的种类

　　大体积混凝土结构产生裂缝是由多种因素共同作用引起的，归纳起来主要有以下几种：

　　2.1表面裂缝

　　这种裂缝在混凝土升温阶段和降温阶段都有可能发生，在混凝土热量通过表面向周围环境散发过程中，表面温度低于内部温度，形成内外温差。起初混凝土处于塑性状态，凝结硬化过程中，其弹性模量随强度不断增长，当温差产生的拉力超过当时混凝土的极限抗拉强度时，就会在混凝土表面产生裂缝。

　　2.2贯穿裂缝

　　这种裂缝一般发生在降温阶段，大体积混凝土基础呈降渐收缩状态，降温收缩受到基底及自身约束作用，产生很大的收缩应力(拉应力)，当拉应力超过当时混凝土的极限抗拉强度时，就会在混凝土中产生收缩裂缝。降温收缩与混凝土硬化收缩呈叠加趋势，硬化收缩会大幅度加剧裂缝出现的可能性与程度。

　　2.3深层裂缝

　　深层裂缝部分地切断了结构断面，也有一定危害性。

　　3大体积混凝土裂缝的成因分析

　　大体积混凝土裂缝的产生主要原因有：混凝土体积过大，水泥用量大产生水化热过高，混凝土内部热量不易散失造成混凝土内外温度差异较大;混凝土原材料选用不佳，配合比设计不细，施工工艺不精;混凝土浇筑后，后期的养生工作不及时、不科学等。具体原因分析如下：

　　3.1水泥水热化

　　水泥在水化过程中要释放出一定的热量，而大体积混凝土结构断面较厚，表面系数相对较小，水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失，可使大体积混凝土内部温度上升到50℃(冬)至70℃(夏)，而混凝土表面则散热较快，这样形成较大的内外温差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，而拉应力超过极限抗拉强度时，混凝土表面将产生裂缝。

　　3.2外界气温变化

　　大体积混凝土内部的温度由浇筑温度、水泥水化热绝热温升和结构的散热温度等各种温度叠加而成。浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，混凝土浇筑温度也愈高。如果外界气温突然下降，就会增加混凝土的温度梯度。特别是气温骤然下降，会大大增加混凝土内外温差，因而造成过大的温度应力，使大体积混凝土产生裂缝。

　　3.3混凝土的收缩

　　水化热使混凝土内部升温的时间很短， 大约在浇筑后的2-7d，这时混凝土的弹性模量很小，约束应力很小，但降温阶段很长，可延续l0-30d，甚至更长时间。当混凝土降温时，由于逐渐散热而产生收缩，再加上混凝土硬化过程中，混凝土内部拌和水的水化和蒸发，以及胶质体的胶凝作用，促使混凝土硬化时收缩。这两种收缩.在收缩时受到基底或结构本身的约束，产生很大的收缩应力(拉应力)，如果产生的收缩应力超过混凝土的极限抗拉强度，会在混凝土中产生收缩裂缝。影响混凝土收缩，主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺、养护条件等。

　　3.4 施工因素

　　拌和不均匀，振捣不密实、钢筋保护层厚度不够，模板支撑下沉，过早拆模，硬化前受扰动或承受荷载，表面抹压不及时、养护不当等，均容易导致裂缝的产生。

　　4裂缝的控制方法

　　4.1 设计措施

　　(1)设计中大体积混凝土宜选用中低强度混凝土，强度等级宜在C20～C35范围内，避免采用高强混凝土。

　　(2)设计和采取合理的结构形式和合理的分块。大体积混凝土工程施工中如果允许设置水平施工缝，应根据温度裂缝的要求进行分块，且设置必要的连接方式。

　　(3)合理设置分布钢筋，尽量采用小直径、密间距布置。

　　(4)在改善结构物的约束条件不影响使用时(如承压式基础)，宜在混凝土垫层上设置滑动层。

　　4.2 优选原材料

　　(1)使用低热水泥，并尽量降低水泥用量。大体积混凝土产生温度裂缝的主要原因是水泥水化产生的水化热。由于矿物成分及掺加混合材数量不同，水泥的水化热差异比较大，铝酸三钙和硅酸三钙含量高的，水化热亦高，而混合材掺量多的水泥水化热则较低。为降低水化绝热温升、减小体积变形，大体积混凝土一般应使用水化热较低的中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。同时，在满足强度的要求下，尽量降低水泥用量，通常有多种方法可以达到这个目的，如选用级配良好的骨料、采用后期强度作为设计强度、掺入混合料和减水剂等。因此，使用低热水泥和降低水泥用量能有效控制大体积混凝土的内部最高温度，降低混凝土的内外温差，减少大体积混凝土的裂缝。

　　(2)骨料选择。粗骨料尽量扩大粗骨料的粒径，因为粗骨料粒径越大，级配越好，孔隙率越小，总表面积越小，每立方米的用水泥砂浆量和水泥用量就越小，水化热就随之降低，对防止裂缝的产生有利。细骨料宜采用级配良好的中砂和中粗砂，最好用中粗砂，因为其孔隙率小，总表面积小，这样混凝土的用水量和水泥用量就可以减小，水化热就低，裂缝就减少，另一方面，要控制砂子的含泥量，含泥量越大，收缩变形就越大，裂缝就越严重，因此细骨料尽量用干净的中粗砂。

　　(3)加入外加剂。加入外加剂后能减小混凝土收缩开裂的机会，如掺加粉煤灰可以有效改善混凝土的干缩性和脆性，也可以降低混凝土的水化热。粉煤灰是大体积混凝土中防裂效果最好的一种外加剂，但粉煤灰的掺量不宜过大，否则会出现早期强度低、低温泌水大的缺点。

　　4.3采用合理的施工方法

　　(1)混凝土的拌制。在混凝土拌制过程中，要严格控制原材料计量准确，同时严格控制混凝土出机塌落度。要尽量降低混凝土拌合物出机口温度，拌合物可采取以下两种降温措施：一是送冷风对拌合物进行冷却，二是加冰拌合，一般使新拌混凝土的温度控制在6℃左右。

　　(2)混凝土浇注、拆模。混凝土浇注过程质量控制浇注过程中要进行振捣可密实，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。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，浇筑尽量安排在夜间进行。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降温不超过9℃以上允许拆模。

　　(3)做好表面隔热保护。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。另外，当日平均气温在2d～3d内连续下降不小于6～8℃时，28d龄期内混凝土表面必须进行表面保护。

　　(4)混凝土养护。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，又防止干缩裂缝的产生，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。

　　4.4温度控制

　　混凝土抹面完成后，应立即采取保温措施。通常做法是在混凝土表面覆盖一层塑料薄膜，薄膜上面盖草袋，草袋的厚度可以按照常规设定，再经仿真分析计算确定。必要时再于草袋上面覆盖一层塑料彩条布。另外在夏季施工时还可采用蓄水养护法进行保温养护，效果也不错。

　　为了及时掌握混凝土内部与表面温度的变化值，可在大体积混凝土基础内埋设若干个测温点。以随时掌握与控制混凝土内的温度变化。混凝土内外温差控制在25℃以内，基面温差和基底温差应控制在20℃以内，并及时调整保温和养护措施，使混凝土的温度梯度和温差不致过大，从而有效控制有害裂缝的出现。

　　4结论

　　由于大体积混凝土应用条件的多样性和混凝土体系自身的复杂性，大体积混凝土的开裂问题还大量存在，只有很好地了解大体积混凝土结构开裂的原因，严格按照规范规定，选取适宜的施工工艺，采取相应的预防措施，才能够在实际工程项目施工中控制好大体积混凝土施工裂缝，确保施工质量。

　　参考文献：

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