浅析大体积混凝土裂缝成因以及控制措施

张庆君　赵炳焘

摘 要：分析大体积混凝土施工中产生裂缝的原因，并通过各种手段，在实际工程中采取相应措施减少或消除裂缝的产生，保证建筑物的安全和稳定，满足使用要求。

关键词：大體积 混凝土 裂缝

中图分类号：TU755 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（c）-0-01

大体积混凝土的定义，通常是以温度和尺寸来区分的。当构件的断面最小的尺寸，大于或者等于一米以上时，并且混凝土内最高温度与外界气温之差超过25 ℃的，这种构件一般称之为大体积混凝土。它具有以下几个特点：厚度大、体型大、混凝土用量大、施工难度大等。它表面系数比较小，水化热较为集中，内部升温快。在目前国内的大部分高层建筑中，地下室基础大部分都会采用大体积混凝土构件作为基础，如箱形基础、片筏基础等等，这些建筑基础底板的厚度大多在0.6 m至3 m左右，而相对于这些基础，施工中面临的最大的质量问题就是混凝土裂缝。因此，在实际施工过程中，我们需要制定可行的大体积混凝土施工方案，其中除了要依据施工规范，做好混凝土养浇筑，测温，养护等工作以外，还要注意一些其他方面因素对大体积混凝土施工质量的影响。那么，我们就从以下几个方面入手来简单分析一下大体积混凝土在施工中产生裂缝的原因，并且找到如何才能有效的控制裂缝产生的办法。

1 裂缝产生的原因

大体积混凝土产生裂缝的原因有很多，其中比较常见的原因无外乎有以下几种，第一混凝土构件自身的特点所造成的裂缝，第二温度和湿度的发生剧烈变化时产生裂缝等等。（1）水泥水化热。水泥水化反应是一个放热的过程，它的热量随着水化反应逐渐释放，混凝土体积越大，其内部的热量聚集在内部越难向外释放。而这些热量主要集中在混凝土浇筑后的2～5 d左右。在常温条件下，水泥在3 d内放出热量是总水化热的一半左右。在浇筑完成后的3～5 d时间内，其内部温度的上升使得混凝土内部和外部形成了很大温差，此时的混凝土的抗拉强度处于较低的水平，当拉应力大于混凝土此时自身的抗拉强度之时，就会造成混凝土的表面出现裂缝。（2）混凝土收缩。混凝土收缩是指混凝土在空气中凝结，水分散失以后体积减小的一种现象。厚大结构混凝土在不受外力的情况下的表面干燥收缩快，中心干燥收缩慢，表面的干缩受到中心部的约束，因此在表面产生拉应力，这也可以使得混凝土产生裂缝。（3）外部约束条件。当大体积混凝土浇筑在坚硬地基或比较厚大的旧有混凝土垫层上时，施工中未采取任何隔离层等放松此种约束力的措施，那么，在混凝土上冷却收缩时，新浇筑的混凝土受地基或旧有垫层的约束，会在混凝土内部产生一定的拉应力，同样，因为此时混凝土初期强度不高，会造成温度收缩裂缝。（4）外界气温。当大体积混凝土构件准备进行大面积浇筑的时候，需要注意浇筑前，所在场地的外界气温的变化。根据上面的分析，水化反应过程中，外界气温越高，混凝土内外温差就越低，这样控制裂缝越有利。

2 控制裂缝的措施

预防大体积混凝土裂缝，可从设计，材料选用，施工工艺等几个方面着手。

2.1 从设计方面入手

首先在考虑混凝土配合比时，在满足施工荷载的前提下，尽量利用混凝土的后期强度，以此方法来减少水泥用量。其次，混凝土强度等级不宜做得过高。厚度在一米以上的底板混凝土，其强度等级尽量做到 C35级以下。如遇在结构设计中的抗冲切强度不够时，可以考虑用局部承台，应尽量避免加厚底板。由此不但可以控制大体积混凝土裂缝的产生，还可以适当降低工程成本。

2.2 从材料方面入手

首先针对水化作用散热的特点，可以尽量选择一些水化热比较低的、且凝结时间长的水泥作为主料。常用的可以采用硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等。其次在混凝土中掺入外加剂的。一般比较常见的有减水剂和粉煤灰两种。前者可以减慢混凝土水化反应产生的热量的释放速度，还可以避免冷接缝，对混凝土的收缩和抗拉强度基本没有影响。而后者则可以改善混凝土的粘塑性，还可降低水化热约15%。在次是提高混凝土抗拉强度。包括：控制含泥量。首先对所使用的粗细骨料进行清洗，减少砂、石的含泥量，因为含泥量过大不仅会增加混凝土的收缩，而且还会降低混凝土的抗拉强度，我们知道保证混凝土的抗拉强度是控制混凝土裂缝的重要手段，因此，在混凝土搅拌前，必须要控制好含泥量，粗骨料一般含泥量要控制在1%以下，细骨料控制在2%以下。骨料采用连续级配，细骨料宜采用中砂。

2.3 从施工方面入手

首先，在混凝土的浇筑时可事先需要估算出混凝土的浇筑温度和水化热的温度。得出大致的最高温度后，采取必要措施，使混凝土的内外部温差，以及表面和外界温度的温差，保持在25 ℃以下。以此为例，在室外气温较高时，浇筑混凝土应当适当降低温度，比如搅拌过程中掺入冰水；而当室外温度过低，则以混凝土不受冻为前提，在混凝土表面做好保温措施。其次，施工期间，针对大体积混凝土的施工，应该采取分层浇灌的方式，逐层浇筑，每层的厚度一般在0.8 m到1 m左右，分层浇筑的好处是可以加速散热，减少混凝土凝固过程中产生的水化热，并且降低混凝土内部和外部的温差。另外，在施工方案中需要考虑如何解决分层浇筑产生的施工缝的问题，具体的处理方法有，如，在底板的中间放置钢筋网，它可以保证混凝土在分层浇灌时，上下层之间能很好的结合，并且，钢筋网可以有效的抵抗混凝土自身所产生的收缩应力。其三，在浇筑时注意振捣的有效性，均匀的振捣可以保证混凝土的密实度，随打随抹，在浇筑完成以后，清理表面的积水并加以覆盖，按要求及时养护，始终保持混凝土的外表面湿润，但应注意的是，在使用水养护时，表面与内部温差同样不能超过25度，否则，必须覆盖塑料薄膜或其他保温材料，这样才能起到既保水又保温的效果。

2.4 其他预防措施

改善约束条件，削减温度应力。针对基底的状况，在条件允许的情况下，可以在的基础和垫层之间涂刷一层热沥青，或者在基底上浇热沥青的同时，再铺设一层砂子或者铺两层油毡，这样，作为一个滑动层可以很好的释放混凝土浇筑后产生的约束力，减少裂缝的产生。

3 结语

众所周知，混凝土构件产生裂缝是非常普遍的一种通病，很难做到完全杜绝。它的危害是降低了混凝土的抗渗能力，并且使钢筋接触空气产生锈蚀，混凝土亦会发生碳化反应，影响着混凝土构件的承载能力。所以，我们不但要对混凝土裂缝进行认真研究和探讨，还要根据实际工程中遇到的问题把裂缝进行区分，与此同时，采取具有针对性的措施，对裂缝进行控制和处理，尽量减少或者杜绝裂缝的产生，以此保证建筑物的安全和稳定，满足使用要求。

参考文献

[1] 建筑施工手册第四版编写组.建筑施工手册[M].中国建筑工业出版社，2003.

[2] 徐荣年，徐欣磊.工程结构裂缝控制：”王铁梦法”应用实例集（第2集）[M].中国建筑工业出版社，2005.