浅谈大体积混凝土裂缝分析及控制措施

浅谈大体积混凝土裂缝分析及控制措施

摘要：本文对大体积混凝土裂缝的成因进行了分析，并有针对性的提出了一些控制措施。

关键词：大体积混凝土、裂缝、成因、控制措施 1、前言

近年来，随着建筑行业的迅猛发展，大体积混凝土得到了越来越广泛的应用，如桥梁承台、混凝土大坝等都是用大体积混凝土浇筑而成的。但在建造和使用过程中，有关因出现裂缝而影响工程的质量甚至导致结构垮塌的事故也时有发生合理选择施工材料，优化混凝上配合比的目的是使混凝土具有较大的抗裂能力。

2、混凝土裂缝产生的原因

混凝土裂缝按产生原因可分为两类：一是结构型裂缝，是指设计时采用的结构型式在荷载作用下必然会产生的裂缝，但这种由外荷载引起裂缝的可能性较小；二是非结构性裂缝，即在非荷载作用下引起的裂缝，主要是由水泥水化过程中释放的水化热引起的温度变化和混凝土收缩而产生的温度裂缝和收缩裂缝，这是形成裂缝的主要因素，也是我们在施工中经常遇到的需要解决的问题。2.1温度裂缝混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。大体积混凝土的温度裂缝产生原因主要有两个方面，一是混凝土的内部因素，主要是由水化热引起的内外温差；二是混凝土的外部因素，主要是结构的外部约束和混凝土各质点间的约束，阻止混凝土收缩变形，从而产生温度应力，一旦温度应力超过混凝土所能承受的极限抗拉强度时，即会出现温度裂缝。温度裂缝区别于其他裂缝的最主要特征是随温度变化而扩张或合拢。由混凝土内温差和塑性收缩引起的裂缝无一定方向，裂缝深度随温差大小而变化，可以是表层的、深层的甚至是贯穿的，主要出现在混凝土成型期，拆模时即可发现；由环境温差引起的裂缝，裂缝方向基本上与长边垂直，裂缝部位受变形受阻的情况而异，裂缝深度随环境温差而变化。2.2收缩裂缝混凝土中约20％的水分是水泥硬化所必须的，而约80％的水分是要蒸发的。多余水分的蒸发必然会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩种类很多，其中塑性收缩和干燥收缩是发生混凝土体积变形的主要原因。（1）塑性收缩 在混凝土温度较高或在水灰比较低的条件下会加剧引起开裂。因为这时混凝土表面温度高，表面蒸发的水分快，水分不能及时得到补充，这时混凝土尚处于塑性状态，混凝土的抗拉强度很低，稍微受到一点拉力，混凝土的表面就会出现分布不均匀的裂缝，出现裂缝后，混凝土内部的水分蒸发进一步加大，导致裂缝进一步扩展。

（2）干燥收缩 混凝土硬化后，在干燥环境下，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。影响混凝土收缩因素很多，主要是混凝土原材料、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺、养护条件和外界环境等。裂缝的特点是大部分属表层裂缝，裂缝宽度较细，且纵横交错，

成龟网状，形状无规律。3、混凝土裂缝控制措施

对于混凝土结构的施工，应根据混凝土结构的不同特点、受力状况、约束条件等因素进行综合考虑。作为我们施工单位而言，主要应从材料性能、施工工艺等方面采取综合防治措施，最大限度的降低混凝土内外温差和减小混凝土的收缩，确保混凝土的施工质量，预防各种裂缝的出现。3.1合理选材，优化配比合理的配合比，应具有较低的水泥用量，较低的水化热，较低的水灰比，防止水化温度过高，同时具有较好的和易性和可泵性。（1）水泥

由于温差主要是由水化热产生的，所以为了减小温差就要尽量降低早期水化热。宜选用中热或低热、凝结时间长的水泥，优先采用中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等。这是控制混凝土温度升高的有效方法。同时，在不影响水泥活性的情况下，要适当减小水泥的细度，因为水泥的细度会影响水化热的放热速率。

(2)骨料

粗骨料宜采用自然连续级配，可以减少水泥和水的用量，增强混凝土的和易性，有效控制混凝土的温升。在条件允许下，尽量选用粒径较大级配良好的骨料，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。细骨料宜采用级配良好的中砂或中粗砂。因为其孔隙率小。总表面积小，这样混凝土的用水量和水泥用量就可以减少，水化热就低。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。一般含泥量控制在2％以内。

3.2、采用“双掺”技术“双掺”技术指的是为改善混凝土性能，同时加入掺合料和外加剂。 （1）掺合料

宜采用粉煤灰、矿渣粉等。粉煤灰可以代替部分水泥，从而减少水泥用量，降低混凝土的热胀。在混凝土中掺人粉煤灰混凝土中，它的颗粒形态效应产生减水势能，微集料效应产生致密势能，火山灰质效应产生活化势能；从而起到减少需水量，提高耐久性和抗渗能力，减少收缩，降低内部温升，大大减少产生温度裂缝的趋向。

（2）外加剂。加入外加剂后能减小混凝土收缩开裂的机会，宜采用减水剂、缓凝剂和引气剂。减水剂可以改善混凝土的和易性，降低水灰比，提高混凝土强度或在保持混凝土一定强度时减少水泥用量，而水灰比的降低，水泥用量的减少对预防混凝土开裂是十分有利的。缓凝剂既可以延缓混凝土放热峰值出现的时间，延长水泥的水化硬化时间，使新拌混凝土能在较长时间内保持塑性，从而调节新拌混凝土的凝结时间。又可以改善和易性，减少运输过程中的塌落度损失。引气剂的应用可以改善混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土耐久性，在一定程度上增大混凝土的抗裂性能。 3.3控制重点，合理施工 （1）混凝土的拌合

在混凝土拌合过程中，要严格控制原材料计量准确，同时严格控制混凝土

的塌落度;要尽量降低混凝土出机口温度，可采取送冷风对拌合物进行冷却和加冰拌合。（2）施工温度控制

一是混凝土浇注入模温度。与混凝土水化热一样，混凝土浇注入模温度也是影响大体积混凝土质量的—个重要因素。浇注温度直接影响混凝土体内的温度场，引起混凝土内部收缩开裂缝。在高温施工季节，可采用冷却拌和用水，对砂石料进行遮阳覆盖，并用水喷淋冷却的方法，最大限度的降低混凝土人模温度。二是混凝土浇注温度。主要是混凝土出拌和机后，经运输、入模、振捣等过程之后的温度。夏季施工应尽量安排在一天中温度较低时(一般安排在夜间)，冬季施工则要避免夜间施工，防止混凝土受冻。（3）砼振捣控制

浇捣时振捣捧要快插慢拔，根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间，避免过振或漏振，对每一部位必须振动到该部位混凝土密实为止，密实的标志是混凝土停止下沉，不再冒泡，表面呈平坦、泛浆。提倡采用二次振捣、二次抹面技术，以排除泌水和混凝土内部的水分及气泡。（4）拆模时间控制

混凝土在实际温度养护的条件下，强度达到设计强度的75％以上，混凝土中心与表面最低温度控制在25℃以内，预计拆模后混凝土表面温降不超过9℃以上允许拆模。 （5）保温保湿养护

混凝土是水硬性材料，混凝土养护是保证混凝土施工质量的一项重要工序。在混凝土强度增长期，为避免表面蒸发和其他原因造成的水分损失，使混凝土水化作用得到充分的进行，保证混凝土的强度、耐久性等技术指标，同时为防止由于干燥而产生裂缝，必须对其进行养护。应在初凝以后开始覆盖养护，在终凝后开始浇水（12小时后）覆盖物,浇水工具可以采用水管、水桶等工具保证混凝土湿度，浇筑完成后，12h以内应进行养护；砼强度未达到C12以前，严禁任何人在上面行走、不得作冲击性或上面任何劈打的操作。大体积混凝土，夏季施工有条件时宜采用蓄水或流水养护，冬季施工时，可采用麻袋土工布覆盖，侧面采用碘钨灯照射养护。

4、结束语

大体积混凝土产生裂缝是由多种原因造成的，在大体积混凝土施工中，合理选择施工材料，优化混凝土配合比，优化混凝土的供应，采用科学的施工方法，严格施工管理，加强大体积混凝土养护，就可以低混凝土温度应力和提高混凝土本身抗拉性能，保证工程质量。