大体积混凝土的裂缝控制的研究分析

王惠萍

[摘要]：随着经济的发展，社会对建筑物要求呈现多功能和大型化的趋势，各种大型建筑物不断出现在人们的视野，大型建筑不但满足了人们日益增长的需求，也提高了建筑业的管理质量和工艺水平。大型建筑一般离不开大体积混凝土构件，大体积混凝土构件成为大型建筑的主体部分。但混凝土凝结固化时产生的水化热是大体积混凝土产生裂缝的主要原因之一，所以大体积混凝土裂缝控制是现浇工程中重要内容之一，主要包括：温度裂缝的成因分析、裂缝控制措施。本文将通过案例来对大体积混凝土裂缝产生的原因及防治措施进行研究，希望能为施工提供帮助。

[关键词]：大体积混凝土；裂缝；控制；措施

[前言]：

当今社会的经济，技术都到达了非常高的水平。在建筑物上也有所体现，出现了许许多多的大型建筑物，这不仅是满足了人们生活中更高的追求，还体现出人类建筑方面的成就。大型建筑物多数由大体积混凝土构件所组成。但大体积混凝土产生的裂缝，一直是阻碍建筑发展的重要因素。所以控制大体积混凝土的裂缝变得尤为重要。通过对一些大体积混凝土的裂缝产生的理论知识的分析来为随后的研究奠定一个坚实的理论基础[1]。通过对有关大体积混凝土的裂缝控制的措施的比较研究，来说明设计、材料、施工方法等因素对大体积混凝土的裂缝控制的影响。最后来确定未来发展的方向。

1 大体积混凝土裂缝的种类

在混凝土中裂缝的产生是不可避免的，产生的裂缝时间、地点、方式和原因也十分丰富。为更好的辨识裂缝，防止裂缝的产生和做好修补工作，对裂缝进行了合理的分类。

首先裂缝分为有害裂缝和无害裂缝，本文将不涉及无害裂缝。通过裂缝在混凝土上出现的位置可将其分为表面裂缝和贯穿裂缝；在表面裂缝中通过裂缝的形状又可分为横向裂缝、纵向裂缝、斜裂缝、网状裂缝、不规则短裂缝等；根据裂缝产生在硬化前还是硬化后，又可分为塑性裂缝和非塑性裂缝，在硬化之前的为塑性裂缝；根据裂缝产生的原因可分为变形裂缝和荷载裂缝。

而在大体积混凝土中有着两种最主要的裂缝，温差裂缝和变形裂缝。温差裂缝是大体积混凝土裂缝中最主要的裂缝，其主要原因使大体积混凝土的内外温差过大而产生的[2]。收缩裂缝在大体积混凝土中出现的机率排在温差裂缝之下，但也是十分常见的。在大体积混凝土硬化时，随着温度的下降和大量水分的蒸发流失会发生的收缩现象。当收缩产生的收缩应力大于混凝土自身的强度时就会产生收缩裂缝。

2大体积混凝土的裂缝产生的原因

2.1水泥水化热

大体积混凝土结构中，由于结构截面大，水泥用量多，水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用，由此形成的温度收缩应力是导致钢筋混凝土产生裂缝的主要原因。这种裂缝有表面裂缝和贯通裂缝两种。表面裂缝是由于混凝土表面和内部的散热条件不同，温度外低内高，形成了温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，表面的拉应力超过混凝土抗拉强度而引起的。贯通裂缝是由于大体积混凝土在强度发展到一定程度，混凝土逐渐降温，这个降温差引起的变形加上混凝土失水引起的体积收缩变形，受到地基和其他结构边界条件的约束时引起的拉应力，超过混凝土抗拉强度时所可能产生的贯通整个截面的裂缝。这两种裂缝不同程度上，都属有害裂缝。

2.2约束条件

结构在变形时，会受到一定的阻碍而阻挡其自由变形，该阻碍称为“约束”。前面讲过，约束分为外约束与内约束。大体积混凝土由于温度变化产生变形，这种变形受到约束才产生应力，在全约束条件下，混凝土结构的变形，应是温差和混凝土线膨胀系数的乘积，当变形超过混凝土的极限拉伸值时，结构便出现裂缝。由于结构不可能受到全约束，且混凝土还有徐变变形，所以当混凝土内外温差在25℃甚至到达30℃情况下混凝土也可能不开裂。无约束就不会产生应力，因此，改善约束对于防止混凝土开裂有积极作用。

2.3外界气温变化

温度应力时由温差引起的变形造成的，温差越大，温度应力也越大。大体积混凝土结构施工期间，外界气温的变换情况对大体积混凝土的裂缝产生有重要的影响。混凝土的内部温度是浇筑温度、水化热的绝热温升和结构散热降温等各种温度的叠加之和。外界气温越高，混凝土的浇筑温度也越高；如果外界温度下降，会增加混凝土的降温幅度，特别在外界气温剧降时，会增加外层混凝土与内部混凝土的温度梯度，这对大体积混凝土极为不利。

2.4混凝土的收缩变形

混凝土的拌合水中，只有约20%的水分是水泥水化所需要的，其余80%都是要被蒸发掉的。混凝土爱水泥水化过程中要产生体积变形，多数是收缩变形，只有少数为膨胀变形，这主要取决于所采用的胶凝材料的性质。混凝土中多余水的蒸发是引起混凝土体积收缩的主要原因之一。这种干燥收缩变形不受约束条件的影响，若存在约束，就会产生收缩应力，引起混凝土裂缝。

混凝土的干燥收缩机理较复杂，其主要原因是混凝土内部空隙水隨着蒸发变化时引起的毛细管引力所导致。这种干燥收缩在很大程度上市可自行恢复的，如果处于水饱和状态，混凝土还可以恢复达到原有的体积。除上述干燥收缩外，混凝土还产生碳化收缩。

其反应方程式为：CO2+Ca（OH）2≒CaO3 +H2O

空气中的二氧化碳（CO2）与和混凝土水泥石中的氢氧化钙（Ca（OH）2）反应生成碳酸钙（CaO3），释放出结合水导致混凝土收缩，产生裂缝。

3.结论

大体积混凝土裂缝产生是一个非常复杂的过程，即有着繁多的化学变化，又有着稠密的物理变化。有些能用眼睛直观的观察出来，有些却得使用仪器才能检测出其中的问题。通过本文上述中大体积混凝土产生裂缝的各种不同因素就可以知道解决裂缝问题并不是一件简单的事，往往需要多种方法共同作用才能有效的控制。

[参考文献]：

[1] 朱柳沅. 高层大体积混凝土工程施工技术研究[J]. 科技资讯， 2008（12）：24-24.

[2] Schutter G D. Fundamental study of early age concrete behaviour as a basis for durable concrete structures[J]. Materials & Structures， 2002， 35（1）：15-21.