浅谈大体积混凝土裂缝产生的原因与控制

明磊

摘要：混凝土渗漏主要是混凝土裂缝造成的，混凝土在施工过程中存在着各种各样的变形缝、接茬缝等，同时，混凝土的自身缺陷使其内部存在着空隙和细微裂缝，这些都能造成混凝土渗漏。

1、裂缝产生原因

（1）温差裂缝。大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑。混凝土结构在浇筑初期，由于水泥水化过程中散发出大量热量，升温速度很快，混凝土内部升温值一般在3d—5d内产生，3d内温度可达到或接近最大温升，一般可达到55°C-59°C，此后趋于稳定并开始降温。但由于混凝土体积大、导热性能差，混凝土内部温度聚集在结构物内长期不易散失，在温度迅速升高阶段，由于混凝土内、外散热条件不同，形成温度梯度。表面受拉，内部受压，而此时混凝土龄期短，抗拉强度很低，当应力超过混凝土抗拉强度时，混凝土表面就产生裂缝；混凝土降温阶段，由于逐渐降温而产生收缩，再加上混凝土硬化过程中，由于混凝土内部拌和水的水化和蒸发以及胶质体的胶凝等作用，促使混凝土硬化时收缩，温差变形加上体积收缩变形在基底、承台、模板或结构本身的约束作用下，在结构体中央断面产生内部拉应力，当该拉应力超过混凝土的抗拉强度时，整个混凝土截面就会产生贯穿裂缝。承台大体积混凝土的开裂主要是由温差引起的早期裂缝

（2）收缩裂缝。混凝土的收缩引起收缩裂缝。收缩的主要影响因素是混凝土中的用水量和水泥用量，用水量和水泥用量越高，混凝土的收缩就越大。选用水泥品种的不同，干缩、收缩的量也不同；在大体积混凝土里，即使水灰比并不低，自身收缩量值也不大；但是它与温度收缩叠力牙到一起咸要使应力增大，所以施工时应将自身收缩作为一项性能指题。自身收缩与干缩收缩一样，是由于水的迁移而引起，但它不是由于水向外蒸发散失，而是因为水泥水化时消耗水分造成凝胶孔的液面下降，形成弯月面，产生所谓的白干燥作用，导致混凝土体的相对湿度降低，体积减小。

（3）安定性裂缝。安定性裂缝表现为龟裂，主要是因水泥安定性不合格而引起的。

（4）钢筋施工技术不当引起的裂缝。混凝土沿钢筋方向出现剥落和细小裂缝，这种情况虽然不是温度和温差造成的，但同样会在结构物表面出现。首先是浇筑混凝土时无工作平台，施工人员直接触动钢筋，造成钢筋局部变形，形成素混凝土，使混凝土的抗拉能力下降，于是很容易出现无规则交叉混凝土裂纹；其次是钢筋保护层偏小，混凝土极易被碳化，从而引起钢筋被锈蚀，而钢筋生锈是一个体积增大的过程，这种效应使钢筋外围混凝土产生相当大的拉应力，诱发了沿钢筋方向的裂缝；第三是钢筋间距对裂缝的影响，钢筋间距偏大，使得钢筋与混凝土粘结力过小，不能通过粘结力将拉力扩散到混凝土中去，不能有效地约束混凝土的回缩或体积变化。

2、裂缝的防治措施

2.1设计措施

（1）合理设计混凝土的配合比。混凝土配合比设计时，在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能降低混凝土的单位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度；低水灰比）；二掺（掺高效减水剂和高性能引气剂），一高（高粉煤灰掺量）”的设计準则，生产出“高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值”的抗裂混凝土。

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

（3）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。

（4）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。

（5）在征求设计和监理单位同意下，应充分考虑施工时的气候特征，合理设置后浇缝，在正常施工条件下，后浇缝间距20-30m，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。

2.2施工措施

（1）严格控制混凝土原材料的质量和技术标准。选用水化热低、初凝时间长的矿山水泥，在条件许可的情况下，应优先选用收缩性小或具有微膨胀性的抗裂水泥。减少水泥的用量。在确定混凝土强度及坍落度的情况下，宜用大粒径骨料、合理的集料级配，并通过掺粉煤灰、缓凝减水剂来减少水泥用量。水泥用量一般控制在300kg/m3以下。骨料在大体积混凝土中所占比例一般为混凝土绝对体积的80%-83%，在选择骨料时，应选择线膨胀系数小、岩石弹模较低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料。砂除满足骨料规范要求外，应选用中、粗砂，适当放宽石粉或细粉含量，砂子中石粉比例一般在15%～18%为宜，这样不仅有利于提高混凝土的工作性，而且可提高混凝土的密实性、耐久性和抗裂性。粗细骨料的含泥量应尽量减少（1%～1.5%以下）。粉煤灰只要细度与水泥颗粒相当，烧失量小，含硫量和含碱量低，需水量比小，均可掺在混凝土叫，使用，混凝土中掺用粉煤灰后，可提高混凝土的抗渗性、耐久性，减少收缩，降低胶凝材料体系的水化热，提高混凝土的抗拉强度，抑制碱骨料反应，减少新拌混凝上的泌水等。

（2）采用综合措施，控制混凝土初始温度。①尽量不要使用刚出厂的水泥。通过掺用高效减水剂减少用水，减少胶凝材料，多掺粉媒灰和矿物掺和料降低混凝土内的水化热温度。②通过搭棚遮阳、水冷和风冷降温骨料降低混凝土入模温度。夏季最好选择在夜间施工。③体内埋设冷却水管和风管、表面洒水冷却、表面保温材料保护调整内外温差，但要防止“过速冷却”和“超冷”。

（3）加强施工技术管理工作。①混凝土自由下落高度超过2m时，应采用串筒、溜槽或振动管下落，以保证混凝土拌和物不发生离析。②大体积混凝工要分层浇筑，根据工程实际情况分别采用全面分层、分段分层、斜面分层。③振捣混凝土时，应采用二次振捣法，以保持混凝土良好的粘结，提高密实度，并及时排除混凝土表面的泌水。④混凝土尽可能晚拆模，拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上。⑤加强混凝土的养护，提高早期强度，确保混凝土内外温差不超过25℃。混凝土应在浇筑完毕后12h（炎夏为2h-3h，干硬性混凝土在1h-2h）内加以覆盖和养护。采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土，养护时间不得少于7d，掺有缓凝型外加剂或有抗渗性要求的混凝土，养护时间不得少于14d。⑥设置测温装置，加强观测并作好记录。

（4）控制钢筋施工不当引起的裂缝。在施工时，一定要搭设工作平台，避免人员、机械对钢筋的扰动；要在钢筋网之间增加横向、竖向支撑钢筋，焊接成钢筋骨架，增加钢筋骨架的刚度和稳定性，以保证钢筋位置的准确。

实践证明，采取这些措施可取得较好的裂缝防治效果。