大体积砼裂缝成因与防治的探讨

大体积砼裂缝成因与防治的探讨

陆银才

陆银才（新疆三建）

摘要：大体积砼裂缝后会加速砼碳化和钢筋锈蚀，并产生恶性循环，严重破坏砼结构的安全性，所以裂缝控制更为重要。

关键词：大体积砼裂缝成因防治

0引言

大体积砼裂缝一旦形成，特别是贯穿裂缝出现在重要的结构部位，危害极大，它会降低结构的耐久性，削弱构件的承载力，同时会危害到建筑物的安全使用。

1大体积砼裂缝形成的原因

裂缝产生的原因可分为两类：一是砼收缩引起的裂缝，二是温度应力引起的裂缝。具体分析如下：

1.1收缩引起的裂缝：收缩有很多种，包括干燥收缩、塑性收缩、自身收缩、碳化收缩等等。这里主要探讨干燥收缩和塑性收缩。

1.1.1干燥收缩是指砼硬化后，在干燥的环境下，砼内部的水分不断向外散失，引起砼由外向内的干缩变形裂缝。

1.1.2逆性收缩是指在水泥活性大、砼温度较高，或在水灰比较低的条件下会加剧引起开裂。因为这时砼的泌水明显减少，表面蒸发的水分不能及时得到补充，这时砼尚处于塑性状态，稍微受到一点拉力，砼的表面就会出现分布不均匀的裂缝，出现裂缝以后，砼体内的水分蒸发进一步加大，于是裂缝进一步扩展。

1.2温度应力引起裂缝（温度裂缝）：目前温度裂缝产生的主要原因是由温差造成的。温差可分为以下三种：砼浇筑初期，产生大量的水化热，水化热积聚在砼内部不易散发，常使砼内部温度上升，而砼表面温度为室外环境温度，这就形成了内外温差，这种内外温差在砼凝结初期产生的拉应力当超过砼抗压强度时，就会导致砼裂缝；另外，在拆模前后，表面温度降低很快，也会导致裂缝的产生；当砼内部到达最高温度后，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；在这三种温差中，较为主要是由水化热引起的内外温差。

2防止裂缝措施

2.1优选原材料：为了降低水化热，要尽量采取早期水化热低的水泥，试验表明：水泥中铝酸三钙（C3A）和硅酸三钙（C3S）含量高的，水化热较高，所以，为了减少水泥的水化热，必须降低熟料中C3A和C3S的含量。在施工中一般采用中热硅酸盐水泥、低热火由灰质硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥。

2.2减少水泥用量，掺入粉煤灰。主要有以下作用：①由于粉煤灰中含有大量的硅、铝氧化物，这些硅铝氧化物能够与水泥的水化产物进行二次反应是其活性的来源，可以取代部分水泥。从而减少水泥用量，降低砼的热胀。②由于粉煤灰颗粒较细能够参加二次反应的界面相应增加，在砼中分散更加均匀。③同时，粉煤灰的火山灰反应进一步改善了砼内部的孔结构，使砼中总孔隙率降低，使硬化后的砼更加致密，相应收缩值也减少。值得注意：由于粉煤灰的比重较水泥小，砼振捣时比重小的粉煤灰容易浮在砼的表面，使上部砼中的掺合料较多，强度较低，表面容易产生塑性收缩裂缝，因此，粉煤灰的掺量不宜过多。

2.3尽量扩大粗骨料的粒径。因为粗骨料粒径越大，级配越好，孔隙率越小，总表面积越小，每立方米的用水泥砂浆量和水泥用量就越小，水化热就随之降低。在浇筑时投入适量毛石以吸收热量，但毛石不应大于总体积的20%——30%；宜采用级配良好的中砂和中粗砂，最好用中粗砂，因为其孔隙率小，总表面积小，水泥用量就可以减少，水化热就低，裂缝就减少。同时，要控制砂子的含泥量，含泥量越大，收缩变形就越大，裂缝就越严重。

2.4加入适量的外加剂。①减水剂的主要作用改善砼的和易性，降低水灰比，提高砼强度或在保持砼一定强度时减少水泥用量。②缓凝剂的作用一是延缓砼放热峰值出现的时间，二是改善和易性，减少运输过程中的塌落度损失。③引气剂在砼的应用对改善砼的和易性、可泵性提高砼耐久性能十分有利。在一定程度上增大砼的抗裂性能。在这里值得注意的是：外加剂不能惨量过大，否则会产生负面影响。

2.5采用合理的施工方法。在砼拌制过程中，要严格控制原材料计量准确，严格控制砼出机塌落度。要尽量降低砼拌合物出机口温度。对于采用的商品砼在施工现场应严格检查砼的塌落度、在砼施工前，应制定专项施工方案，大体积砼浇筑方案分为全面分层、分段分层、斜面分层三种。浇筑过程中要振捣密实，振捣时间应均匀一致以表面泛浆为宜，间距要均匀，浇筑完毕后，表面要压实、抹平，以防止表面裂缝；浇筑砼要求分层浇筑；分层流水振捣，要保证上层砼在下层初凝前结合紧密。避免纵向施工缝、提高结构攀体性和抗剪性能。

注意事项：在砼浇筑初期，由于水热化的散发，表面引起相当大的拉应力，此时表面温度较高，此时拆除模板，表面温度骤降，必然引起温纵梯度，从而在表面附加一拉应力，与水化热应力迭加，再加上砼干缩，表面的拉应力达到很大的数值，就有导致裂缝的危险。拆模后砼内外温差不大于20℃。砼浇筑后，由于内部较表面散热慢，会形成内外温差，表面收缩受内部约束产生拉应力，但是这种应力通常很小，不至于超过砼的抗拉强度而产生裂缝。但是如果此时表面温度降温过大就很容易导致裂缝的产生，所以砼在拆模后，特别是低温季节，在拆模后立即采取表面保护。砼浇筑完毕12——18h内应立即开始养护，连续养护时间不少于28d或设计龄期。砼的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿条件，以塑料薄膜覆盖法为好，以塑料薄膜为覆盖物，充分利用太阳能，以达到提高养护温度并保持湿度的目的。这种方法覆盖草帘养护法砼温度可提高10℃——20℃。若是在高温季节施工，则要在初期采用在砼中埋设水管，用循环冷水降温来降低砼最高温度峰值，但注意，通水时间不能过长，因为时间过长会造成降温幅度过大而引起较大的温度应力。

3具体工程应用实例

奎赛高速公路十二标段，精河大桥工程1、2号桥台均为大体积毛石砼。每个桥台的砼浇筑量为1000立方米。防止桥台出现裂缝是一大难题。首先项目部和商品砼公司技术人员研究协商，决定采用低热矿渣硅酸盐水泥，掺加适量粉煤灰、减水剂、缓凝剂、引气剂等外加剂，以降低砼早期水化热。针对工程实际情况，项目部制定专项施工方案，采用全面分层流水施工，以保证在下层砼初凝前完成上层砼浇筑，在浇筑过程中，严格检查砼的塌落度，严禁加水，严格按照操作工艺振捣，振捣密实，不留死角。按照施工方案要求留设测温孔和散热孔，在砼浇筑完后，安排专人测温、浇水养护。内外温差始终控制在20℃以内，浇水养护28天。通过采取以上措施，该工程桥台砼质量良好，未出现裂缝，受到甲方和监理一致好评。

4结论

以上对大体积砼的开裂和预防进行了理论和实践上的初步探讨，精心选择原材料，并在施工中采用合理方法，能有效防止裂缝的发生。具体施工中要靠我们多观察、多比较，结合多种预防处理措施，大体积砼的裂缝是完全可以避免的。