大体积混凝土裂缝的形成和预防

孙再智

摘要：大体积混凝土由于结构厚、体型大、施工条件负责、技术要求高，在施工中除了要满足刚度、强度和耐久性的要求之外，最突出的问题是严格预防由于温度变形裂缝而导致的工程质量事故。本文在分析了大体积混凝土施工中裂缝产生的原因以及危害的基础上，有针对性的提出了大体积混凝土在施工中，如何有效的预防和控制裂缝的产生。

关键词：大体积混凝土裂缝；原因；预防措施

Abstract: mass concrete structure thick, large-bodied, responsible for the construction conditions, technical requirements, construction in addition to meet the stiffness, strength and durability requirements, the most prominent problem is the strict prevention project quality accident caused temperature deformation cracks. This paper based on analyzes the causes of cracks in mass concrete construction as well as hazards targeted mass concrete construction, and how to produce effective prevention and control of cracks.Key words: mass concrete cracks; reasons; precautions

中图分类号：TU74 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）01-0020-02

一、引言

混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。大体积混凝土是以大区段为单位进行施工，施工体积厚大，由此带来的问题是水泥水化作用所放出的热量使混凝土内部温度逐渐升高，由此产生的热量又不易导出，造成较大的内外温差，加之混凝土早期的抗拉强度底，弹性模量小，致使混凝土开裂。

大体积混凝土裂缝的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力,影响建筑物的使用功能,而且会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影响建筑物的承载能力,因此,在施工中要采取各种有效的来预防裂缝的出现和发展,保证建筑物和构件安全、稳定地工作。

二、导致大体积混凝土施工裂缝形成的可能原因

根据裂缝产生的部位、施工操作方法、施工环境、材料用料情况及相应采取改进措施后的实施效果等因素进行分析，得出产生裂缝的原因有：

1.温度变形

混凝土随着温度的升高（或降低）而体积发生膨胀（或收缩）的现象成为温度变形。在混凝土硬化过程中，由于环境温度的变化，根据混凝土热胀冷缩的性质，在温度下降后混凝土必将产生收缩而产生拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉应力时，将产生裂缝；再者由于水泥的水化产生大量热量，大体积混凝土内部因为散热慢而使其温度升高，产生内外温差，内部混凝土膨胀，而外部混凝土经散热，温度降低而收缩，形成表面裂缝。

2.收缩变形

由于混凝土内部热量是通过表面向外散发的，降温阶段混凝土温度场的分布仍就是中心温度高，表面温度低的状态，因此混凝土中心部分与表面部分的冷却程度不同，在混凝土内部产生较大的内约束，同时地基和边界条件也对收缩的混凝土产生较大的外约束。内外约束的作用使收缩的混凝土产生拉应力，大体积混凝土随龄期增长，强度增大，弹性模量提高，徐变影响减小。因此，降温收缩产生的拉应力较大，除了抵消升温时产生的压应力以外，在混凝土中形成了较高的拉应力，再加上混凝土在空气中硬化时，其中大量多余的水分会逐渐蒸发，使水泥石中的胶凝体逐渐干燥而体积收缩变形，受到地基或结构边界的约束时又引起拉应力，从而引起大体积混凝土的贯穿裂缝。

3.荷载作用下变形

在荷载作用下,当构件界面产生拉应力时,会引起拉伸变形,当构件截面产生压应力时,会引起压缩变形。当截面上的拉应力大于混凝土的抗拉强度时,构件就会产生裂缝。

4.原材料质量低劣：砂石含泥量过大、砂的细度模数太小。

5.配合比不当：坍落度和单方水泥控制不当。

6.环境因素：混凝土开浇时间控制不当、出现不均匀沉降现象等。

三、施工中的防治措施

为了有效控制有害裂缝的出现和发展,必须从控制混凝土的水化升温、延缓降温速率、减少混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸强度、改善约束和设计构造等方面全面考虑,结合实际采取措施。

1.严格合理控制原材料

选用低水化热或中水化热的水泥,如：火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、复合水泥等。这样就降低了水泥前期水泥水化热,降低温度峰值。合理的做好混凝土配合比工作,尽量减少每立方米混凝土中水泥用量。粗骨料尽量选用粒径较大,级配良好的粗骨料，控制砂石含泥量。掺加粉煤灰火掺加相应的减水剂、缓凝剂,改善和易性、降低水化比,以达到减少水泥用量、降低水化热的目的。

2.选择适合的施工时间，做好温度监测

选择较适宜的气温浇筑大体积混凝土,尽量避开炎热天气浇筑混凝土。夏季可采用低温水或冰水搅拌混凝土,可对骨料喷冷雾或冷气进行预冷,或对骨料进行覆盖或设置避阳设施,以降低混凝土拌合物的入模温度。

加强测温和温度监测与管理,实行信息化控制,随时控制混凝土内的变化,内外温差控制在25℃以内,梁面温差和梁内温差均控制在20℃以内,以便及时调整混凝土养护及保湿措施,使混凝土的温度梯度和湿度不至过大,以有效控制有害裂缝的出现。

3.因地制宜，选择合理的施工工艺

（1）搅拌时采用砂浆裹石或纯水泥浆裹石搅拌新工艺，使硬化后的水泥浆与石子间形成更致密的结构界面，从而增强骨料与水泥石的粘结强度，提高混凝土的抗拉强度和极限拉伸值

（2）浇筑时采用分层浇筑的方法，在适当的地方设置水平和垂直伸缩缝，或者是后浇带。这样可以使混凝土内部的水化热得到充分的散发，防止水化热的积聚，从而有效预防裂缝的产生。施工时要保证上下层混凝土浇筑间隔不超过初凝时间。由于大体积泵送混凝土表面水泥浆较厚,故浇筑结束后须在初凝前用铁滚筒碾压数遍,打磨压实,以闭合混凝土的收水裂缝。

4.加强养护和成品保护

为避免内外温差过大与早期收缩造成混凝土开裂，混凝土终凝后立即进行养护。基础底板养护采用覆盖一层塑料布和两层阻燃草棉组合养护法进行保温和保湿，并保持塑料布内有凝结水，确保混凝土始终处于湿润状态，并且根据混凝土的内部温差来决定表面的覆盖物的清除时间。

四、小结

大体积混凝土裂缝产生的影响因素比较复杂,也比较多。目前还没有精确的公式可以事先准确计算,加之施工中有很多不确定因素。,因此,在施工中，需要因地制宜通过逐一分析各影响因素,调整混凝土的内部和外部条件,尽可能的采用科学的技术方案,最大限度的避免由于混凝土裂缝给工程带来的危害。

参考文献

[1] 建筑施工手册.中国建筑工业出版社，(2003-09出版)；