大体积混凝土裂缝产生原因与防治措施

曾一峰

摘 要：大体积混凝土开裂后，其性能与原状混凝土性能会有很大差距，特别是对耐久性（渗透性）的影响更大，严重影响结构的安全和耐久性能。大体积混凝土裂缝大多是在早期产生的，本文分析了大体积混凝土裂缝可能产生的原因，并提出预防裂缝的一些措施。

关键词：大体积混凝土裂缝；产生原因；防治；

中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-01-00-01

我国普通混凝土配合比设计规范规定：混凝土结构物中实体最小尺寸不小于1m的部位所用的混凝土即为大体积混凝土；美国则规定为：任何现浇混凝土，只要有可能产生温度影响的混凝土均称为大体积混凝土。

一、大体积混凝土裂缝的原因

现代路桥中时常涉及到大体积混凝土施工，它主要的特点就是表面系数比较小，体积大，内部温升比较快，水泥水化热释放比较集中。因为这些部位的混凝土体积大，聚集在内部的水泥水化热不容易散发，而混凝土表面散热较快，形成了温度差，使混凝土表面产生拉应力，内部产生压应力，此时因混凝土抗拉强度很低，龄期短，当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度时，混凝土产生各种裂缝，影响混凝土性能的正常发挥。产生裂缝的主要原因有以下几方面：

（一）设计不合理或使用不当引起开裂

在大体积钢筋混凝土结构中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只承受压应力，在钢筋混凝土边缘部位，如果结构内出现了拉应力，则必须依靠混凝土自身承担；一般设计中均要求不出现拉应力或只出现很小的拉应力，但在施工中，大体积混凝土由最高温度冷却到稳定温度时，往往在内部产生相当大的拉应力。

（二）温度应力引起裂缝（温度裂缝）

目前温度裂缝产生主要原因是由温差造成的。温差可分为以下三种：混凝土浇注初期，产生大量的水化热，由于混凝土是热的不良导体，水化热积聚在混凝土内部不易散发，常使混凝土内部温度上升，而混凝土表面温度为室外环境温度，这就形成了内外温差，这种内外温差在混凝土凝结初期产生的拉应力当超过混凝土抗压强度时，就会导致混凝土裂缝；另外，在拆模前后，表面温度降低很快，造成了温度陡降，也会导致裂缝的产生；当混凝土内部达到最高温度后，热量逐渐散发而达到使用温度或最低温度，它们与最高温度的差值就是内部温差，这三种温差都会产生温度裂缝。

（三）水泥水化热引起的裂缝

大体积混凝土中产生的裂缝主要是有水泥水化热所引起的。据统计，水泥在水化热的过程中释放出大量热，这使大体积混凝土在浇筑过程中环境温度和水化热温度出现差别，就会形成两个独立的温度环境，在应力和温度的变化中就形成了混凝土裂缝。另外水化热裂缝另一个形成原因和水泥用量有着直接的关系，混凝土水泥含量越高，其收缩性就越大，这中收缩性当超过混凝土抗拉强度时就出现了裂缝。

二、大体积混凝土裂缝的防治措施

（一）设计工程中的措施

1、精心设计混凝土配合比。在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能地降低混凝土的单位用水量，采用“三低（低坍落度、低砂率、低水胶比）二掺（掺高效减水剂和高性能引气剂）一高（高粉煤灰掺量）”的设计准则，生产出高韧性、高强、中弹、低热和高极拉值的抗裂混凝土。

2、避免结构突变产生应力集中，在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。

3、增配构造筋提高抗裂性能。配筋应采用小间距、小直径。全截面的配筋率应在0.3%～0.5%之间。

4、在结构设计中应充分考虑施工时的气候特征，合理设置后浇缝，保留时间一般不小于60d。如不能预测施工时的具体条件，也可临时根据具体情况作设计变更。

5、在易裂的边缘部位设置暗梁，提高该部位的配筋率，提高混凝土的极限拉伸。

（二）在施工过程中的控制措施

1、大体积混凝土的温度控制宜按照“内降外保”的原则，对混凝土内部采取设置冷却水管通循环水冷却，对混凝土外部采取覆盖蓄热或蓄水保温等措施进行，保证温度可以缓慢下降，尽可能的降低裂缝。

2、在进行浇筑时，要合理清理模板内部，并且进行适当的水润，使混凝土在入模后的温度可以合理控制。

3、在施工过程中要合理控制浇筑厚度，并且做到均匀浇筑，减少混凝土在流动中的高差，使其在初凝前完成浇筑。

4、为了提高混凝土的密实度和抗拉强度，减少收缩，施工时设置专人加强混凝土的振捣工作，严格控制振捣时间和插入深度，振捣间距不得大于40厘米，并且在振捣过程中注意对模板的保护。

5、合理控制混凝土的塌落度，因为现阶段混凝土浇筑大部分都使用泵送，要合理配置混凝土的集料，并且控制好水量，在拌和剂的掺拌中要以保证混凝土流动性为标准。

（三）大体积混凝土后期的养护措施

养护的目的是为混凝土硬化创造必要的湿度、温度等条件。为了确保新浇筑的混凝土有适宜的硬化条件，防止在早期因干缩而产生裂缝，大体积混凝土浇筑完毕后，应在12h内加以覆盖和浇水，浇水次数应能保持大体积混凝土处于湿润状态，混凝土养护用水应与拌制用水相同。当日平均气温低于5℃时，不得浇水，应用塑料布覆盖养护混凝土，其敞露的表面应覆盖严密，并应保持塑料布内有凝结水。硅酸盐水泥浇筑的混凝土养护时间不得少于14d，其他水泥拌制的混凝土养护时间不得少于21d，混凝土的保温措施常常也有保湿的效果。从理论上分析，新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求，然而因为蒸发等原因常引起水分损失，从而推迟或妨碍水泥的水化，表面的混凝土最容易而且直接受到这种不利影响，所以混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期，在施工中应特别重视。

三、结束语

综上所述，虽然大体积混凝土很容易产生裂缝，但是大量的科学研究以及成功的工程实例都表明：只要我们在设计、施工工艺以及后期的养护过程中可以充分考虑的各种因素的影响，还是能够避免危害结构裂缝的产生。

参考文献：

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