浅谈大体积混凝裂缝成因及防治

       【摘要】随着经济的快速发展，大体积混凝土施工越来越多，但在施工的过程中，经常会遇到各种原因产生的裂缝问题，最后为工程结构埋下严重的质量隐患，因此，应分析裂缝产生的原因，在施工的过程中采取必要的措施，严格控制裂缝的等级，以保证工程的质量。 

　　【关键词】大体积混凝土；裂缝等级；防治措施 

　　一、前言 

　　我国《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009里规定：混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土，称之为大体积混凝土。现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。它主要的特点就是体积大，一般实体最小尺寸大于或等于1m。它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部升温比较快，为裂缝的产生埋下了隐患。所以必须分析裂缝产生的原因并采取必要的措施，来保证施工的质量[1]。 

　　二、裂缝产生的原因 

　　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。常见的原因由以下几种。 

　　2.1水化热引起的裂缝 

　　混凝土本身在硬化过程中内外温差较大引起的，砼结构在硬化过程中水泥放出大量水化热，且主要集中在浇筑后的7d左右，一般每克水泥可以放出500J左右的热量，如果以水泥用量350kg/m3 ～550kg/m3来计算，每立方米混凝土将释放出17500KJ～27500KJ的热量，从而使混凝土内部温度升高（可达70℃左右，甚至更高）尤其对大体积混凝土来讲，这种现象更加严重，砼表面和内部产生较大温差，内部砼膨胀，而外部砼经散热温度降低而产生收缩，形成裂缝[2]。 

　　2.2 外界温度变化引起的裂缝 

　　大体积混凝土结构在施工期间，外界气温的变化对防止大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温度和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也就会愈高；如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温差梯度。如果外界温度的下降过快，会造成很大的温度应力，极其容易引发混凝土的开裂。另外外界的湿度对混凝土的裂缝也有很大的影响，外界的湿度降低会加速混凝土的干缩，也会导致混凝土裂缝的产生。 

　　2.3 收缩引起的裂缝 

　　混凝土在空气重硬结时体积减小的现象称为混凝土的收缩。混凝土的收缩类型有很多种，其中引起混凝土开裂的主要包括干燥收缩和塑性收缩[3]。 

　　1、干燥收缩 

　　干燥收缩是指混凝土硬化后，在干燥或外界温度很高的环境下，混凝土内部的水分不断向外散失，引起混凝土由外向内的干缩变形裂缝。 

　　2、塑性收缩 

　　塑性收缩是指混凝土浇注后仍处于塑性状态时，由于表面水分蒸发过快而产生的裂缝，这类裂缝多在表面出现，形状不规则、长短宽窄不一、呈龟裂状，深度一般不超过50mm。混凝土结构在炎热或大风天气混凝土表面水分蒸发过快，或者是被基础、模板吸水过快，以及混凝土本身的水化热高等原因造成混凝土产生急剧收缩，此时混凝土强度趋近于零，不能抵抗这种变形应力而导致开裂。 

　　从混凝土中蒸发和吸收水分的速度越快，塑性收缩裂缝越易产生。而商品混凝土由于为了满足可泵性、流动性，混凝土的塌落度和砂率比普通混凝土大很多，再加上夏季施工中及大体积混凝土中掺加缓凝剂，其缓凝时间达10小时左右，导致混凝土初凝时环境温度处于最高状态，表面失水严重，出现裂纹。 

　　2.4 其他因素的影响 

　　结构地基土质不匀、松软，或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降会导致沉陷裂缝的产生，或者因为模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致，特别是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土融化后产生不均匀沉降，致使混凝土结构产生裂缝。 

　　三、大体积砼裂缝的防治措施 

　　3.1材料的选择 

　　1、选择合适水泥 

　　在保证混凝土良好工作性能的情况下，水泥尽量选择水化热低、水化热不集中的品种，如矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥或复合水泥。 

　　2、增加粉煤灰掺量 

　　粉煤灰的掺入可以提高混凝土的抗渗性、耐久性，减少收缩，降低水化热，有效改善砼的黏塑性，并可代替部分水泥，减少砼的用水量和水泥用量，提高密实度和强度，提高抗裂性。 

　　3、掺入适量的外加剂 

　　在砼中掺入适量的外加剂，减少大体积混凝土单位用水量和胶凝材料用量，改善混凝土的拌合性能，提高其力学性能，从而避免或大大减轻砼结构的开裂。 

　　3.2 施工时采取的措施 

　　1、对松软土、填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固 

　　2、混凝土的浇筑方法可用分层连续浇筑或推移式连续浇筑，不得留施工缝。 

　　3、大体积混凝土施工采取分层浇筑混凝土时，水平施工缝的处理应符合相关规定。 

　　4、混凝土的拌制、运输必须满足连续浇筑施工以及尽量降低混凝土出罐温度等方面的要求，并应符合下列规定：1）当炎热季节浇筑大体积混凝土时，混凝土搅拌场站宜对砂、石骨料采取遮阳、降温措施；2）当采用泵送混凝土施工时，混凝土的运输宜采用混凝土搅拌运输车，混凝土搅拌运输车的数量应满足混凝土连续浇筑的要求。 

　　5、在大体积混凝土施工时可以事先预留孔道，，在混凝土施工期间可通入冷却循环水，以便加快内部热量的散发。 

　　6、在混凝土浇筑过程中，应及时清除混凝土表面的泌水。泵送混凝土的水灰比一般较大，泌水现象也较严重，不及时清除，将会降低结构混凝土的质量。 

　　7、混凝土浇筑完毕后，应及时按温控技术措施的要求进行保温养护。 

　　8、塑料薄膜、草袋可作为保温材料覆盖混凝土和模板，在寒冷季节可搭设挡风保温棚。覆盖层的厚度应根据温控指标的要求计算。 

　　9、在大体积混凝土拆模后，应采取预防寒潮袭击、突然降温和剧烈干燥等措施。 

　　四、结语 

　　综上所述，大体积砼产生裂缝的原因是多种多样的，裂缝控制是个系统工程，涉及设计、施工、材料、生产、现场养护等多方面，为了保证工程的质量，必须在设计、施工等过程中采取相应的、可靠的技术措施才能有效地控制和减少大体积砼裂缝的发生。 

　　参考文献： 

　　[1] 大体积混凝土施工规范.[M] 北京：中国计划出版社，2009 

　　[2] 刘昌济，王斌.[J] 大体积混凝土裂缝原因分析及控制措施，2005 

　　[3] 刘春燕，节春利.[J] 大体积混凝土裂缝产生原因及防裂措施综述，2013