大体积混凝土裂缝产生的原因分析与防控措施罗兴星

大体积混凝土裂缝产生的原因分析与防控措施罗兴星

罗兴星,赵明旭,曾永庆

中国建筑土木建设有限公司，北京市，100070

摘要：大体积混凝土结构物不仅施工技术难度大，而且在硬化时要释放大量的水化热，导致混凝土内部温度过高，经常出现很多裂缝。由此很容易引发许多影响使用安全的质量隐患。本文主要分析了大体积混凝土在施工过程中裂缝产生的原因，并且提出相应的防控措施，来保证施工的质量。

关键词:大体积混凝土、裂缝、原因、防控措施

1.前言

随着我国建筑市场的快速发展，现代建筑中我们时常会涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房的基础、大型设备基础、水利大坝等等。大体积混凝土的主要特点就是体积大，一般实体的最小尺寸大于或者等于1m的部位就称为大体积混凝土。而大体积混凝土在硬化时要释放大量的水化热，导致混凝土内部温度过高，经常出现很多裂缝，这些裂缝必然会影响到建筑物的整体性和耐久性，所以实践过程中减少大体积混凝土裂缝显得至关重要。

2.产生大体积混凝土裂缝的原因

混凝土中产生裂缝有多种原因，主要原因是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构的不合理，原材料不合格(如碱骨料反应)，模板变形，基础不均匀沉降等，归纳起来主要有以下几点。

2.1外界气温变化

大体积混凝土在施工阶段，它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降，会大大增加内外层混凝土温差，这对大体积混凝土是极为不利的。温度应力是由于温差引起温度变形而造成的，温差愈大，温度应力也愈大。同时，在高温条件下，大体积混凝土不易散热，混凝土内部的最高温度一般可达60℃-65℃，并且有较长的延续时间。因此，应采取温度控制措施，防止混凝土内外温差引起的温度应力。

2.2混凝土的收缩

混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必需的，而约80%的水分要蒸发，多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后，再处于水饱和状态，还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化，在混凝土内部产生很大的收缩应力，导致混凝土的裂缝。影响混凝土收缩，主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺、养护条件等。

2.3水泥水化热

水泥在水化过程中要释放出一定的热量，而大体积混凝土结构断面较厚，表面系数相对较小，所以水泥产生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去，以至于越积越高，使内外温差增大，产生温度应力和收缩应力。水化热产生的混凝土内部最高温度，多发生在浇筑后的最初3天至5天，以后逐渐降低，这与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关。结构裂缝主要是由降温和收缩引起的，前者引起外约束，是导致贯通裂缝的主要原因;后者引起自约束，主要引起表面裂缝。因此在降温阶段，如果温差较大，则早期出现裂缝的可能性较大。

2.4约束条件

大体积混凝土与地基浇在一起，早期混凝土温度上升时，混凝土膨胀受到地基约束会产生压应力;当后期温度下降时，混凝土收缩受到地基约束便会产生拉应力。由于混凝土的抗压性能优于抗拉性能，所以在受压时一般不会出现裂缝，而在受拉时，当拉应力大于混凝土的抗拉强度时，就会在混凝土中出现垂直裂缝。

3.大体积混凝土裂缝的防控措施

3.1选择适当外加剂

可根据设计要求，混凝土中掺加一定用量外加剂，如防水剂、膨胀剂、减水剂、缓凝剂等外加剂。外加剂能提高混凝土的和易性，使用水量减少20%左右，水灰比可控制在0.55以下，初凝延长到5h左右。

3.2选择优化配合比

选用良好级配的骨料，严格控制砂石质量，降低水灰比，并在砼中掺加粉煤灰和外加剂等，以降低水泥用量，减少水化热，以降低砼温升，从而可以降低砼所受的拉应力。

3.3采用切实可行的施工工艺

根据泵送大体积混凝土的特点，采用“分段定点，一个坡度，薄层浇筑，循序推进，一次到顶”的方法。这种自然流淌形成斜坡混凝土的方法，能较好地适应泵送工艺，避免混凝土输送管道经常拆除、冲洗和接长，从而提高泵送效率，简化混凝土的泌水处理，保证上下层混凝土浇筑间隔不超过初凝时间。

根据混凝土泵送时自然形成一个坡度的实际情况，在每个浇筑带的前后布置两道振动器，第一道布置在混凝土出料口，主要解决上部混凝土的振实;由于底层钢筋间距较密，第二道布置在混凝土坡脚处，以确保下部混凝土密实。随着浇筑的推进，振动器也相应跟上，以确保整个高度上混凝土的质量。

由于大体积泵送混凝土表面水泥浆较厚，故浇筑结束后须在初凝前用铁滚筒碾压数遍，打磨压实，以闭合混凝土的收水裂缝。

3.4严格控制混凝土入模温度

大体积砼最好选在春秋季施工，以降低入模温度，既是在夏季施工最好采取有效措施降低入模温度，再者浇筑砼时最好不要让砼在太阳下直接爆晒。施工过程中应对碎石洒水降温，保证水泥库通风良好，自来水可预先放入地下蓄水池中降温。

3.5加适当预埋件

在砼易裂缝部位埋设应力应变传感片，直接测试拉应力，以便更直接控制砼(调节保温保湿养护条件，保证温度梯度)，确保砼不裂缝。在基础面筋上加设铁丝网或小直径钢筋网，以提高砼表面抗裂性(中间温度筋可去掉)。

3.6改进施工技术

施工时加强插筋位置的振捣、抹压、养护。由于钢筋易产生大的温度梯度，这是裂缝产生的一个主要环节。同时加强初凝前的抹压，以消除初期裂缝，并加强早期养护，提高砼抗拉强度。

3.7加强后期养护

养护是一项十分关键的工作，养护主要是保持适宜的温度和湿度，以便控制混凝土内表温差，促进混凝土强度的正常及防止混凝土裂缝的产生。根据工程的具体情况，应尽可能多养护一段时间，拆模后立即回土或覆盖保护，同时预防近期骤冷气候影响，以控制内表温差，防止混凝土早期和中期裂缝。养护用水的温度应与现场测得的混凝土表面温度接近，以免人为造成混凝土表面产生温度梯度，进而出现裂缝。

大体积混凝土的养护，不仅要满足强度增长的需要，还应通过温度控制，防止因温度变形引起混凝土的开裂。温度控制就是对混凝土的浇筑温度和混凝土内部的最高温度进行控制。在混凝土养护阶段的温度控制应遵循以下几点:

混凝土的中心温度与表面温度之间、混凝土表面温度与室

外最低气温之间的差值均应小于20℃;当结构混凝土具有足够的抗裂能力时，不大于25℃-30℃。

混凝土拆模时，混凝土的温差不超过20℃。其温差应包

括表面温度、中心温度和外界气温。可采用内部降温法来降低混凝土内外温差。

(3)在结构外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料(如草袋、锯木、湿砂等)，在缓慢的散热过程中，使混凝土获得必要的强度，以控制混凝土的内外温差小于20℃。

(4)混凝土表层布设抗裂钢筋网片，增强混凝土的抗裂性，防止混凝土收缩时产生干裂。

3.8其它参考意见

大体积混凝土采用泵送工艺，泵送过程中，常会发生输送管堵塞故障，故提高混凝土的可泵性十分重要。须合理选择泵送压力，泵管直径，输送管线布置应合理。泵管上须遮盖湿麻袋，并经常淋水散热。

4.结语

虽然目前大家对于混凝土裂缝的成因有不同的理论，但对于具体的预防和改善措施意见还是比较统一，同时在实践中的应用效果也是比较好的。具体施工中还要靠我们多观察、多比较，出现问题后多分析、多总结，结合多种预防处理措施，同时应做好充分的施工准备、加强现场协调与组织管理，这样一来，混凝土的裂缝就家有完全可以避免了。

参考文献：

[1]叶琳昌,沈义:大体积混凝土施工[M].

[2]段峥:现浇大体积混凝土裂缝的成因与防治[J].