大体积混凝土裂缝成因及防治
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摘要：混凝土在现代工程建设中占有重要地位，而混凝土的裂缝是最常见的质量通病，尽管我们在施工中采取各种措施，小心谨慎，但裂缝仍然时有发生。本人多年从事市政工程施工，施工人员对混凝土裂缝成因的认识深度不够，无法采取针对性预防措施是混凝土裂缝产生的重要原因之一，本文就从混凝土水化热、集料级配、替代水泥、分层浇筑、降低入摸温度等方面分析混凝土裂缝的成因及防治方法做初步分析。市政工程中常见的大体积混凝土包括：桥墩、桥梁、大型设备基础等
1 裂缝的成因
混凝土产生裂缝有多种原因，主要因素是温度和湿度的变化、混凝土的脆性和不均匀性、结构不合理、原材料不合格、模板变形和基础不均匀沉降等。
混凝土在硬化期间水泥产生大量水化热，内部温度不断上升，在混凝土表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝土的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力，当混凝土的内部拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。
许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化，如养护不当、时干时湿，表面干缩变形受到内部混凝土体的约束，也往往产生裂缝。
由于原材料质地不均匀、水灰比不稳定以及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块体混凝土中其抗拉强度也是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位。
施工中混凝土由最高温度冷却到工程运行时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力，有时温度应力可超过其他外荷载所引起的应力。因此，掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。
以上问题在大体积混凝土中尤为突出。
2 预防措施
2.1 前提措施
上道工序的施工质量时保证混凝土浇筑质量的前提，主要包括地基基础和支架的施工质量。
（1）地基基础的不均匀沉降造成的上部混凝土结构裂缝是浇筑施工质量控制不能控制的，因此要保证基础的允许下沉值、保证施工质量避免不均匀沉降。因此各建设参与方应做好地基基础的施工与验收工作，保证混凝土浇筑质量。
（2）支架的施工质量对混凝土浇筑的影响是直接的，支架施工时应依照规范做好如下工作：支架的刚度、强度、稳定性符合规范要求。验算倾覆稳定系数不得小于1.3，受载后绕曲的杆件，绕度不得大于结构跨度的1/400。支架的弹性、非弹性形变保证允许的下沉值。
2.2 温度的控制和防止裂缝的一般措施
为了防止混凝土裂缝，减轻温度应力可以从控制混凝土温度、改善约束条件和加强混凝土早期养护三个方面考虑。
（1）控制混凝土温度的措施
a）拌合混凝土时加浆或用冰将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度；
b）在混凝土中埋设冷却水管对混凝土内部进行降温；
c）规定合理的拆模时间，气温骤降时对混凝土表面进行保温，以免混凝土表面发生急剧的温度变化；
（2）改善约束条件的措施
a）对混凝土体进行合理地分缝分块；
b）避免基础过大起伏；
c）合理的安排混凝土浇筑工序，避免过大的高差和侧面长期暴露；
（3）加强混凝土的早期养护
混凝土常见的裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，其主要原因是混凝土表面与内部温差过大，寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。因此，混凝土的保温对防止混凝土表面早期裂缝非常重要。
从温度应力方面考虑，混凝土保温应达到下述要求：
a）防止混凝土内外温差过大，防止其表面裂缝；
b）防止混凝土超冷，应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土运行期的稳定温度；
c）混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿条件，以达到两个方面的效果，一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩。另一方面使水泥水化作用顺利进行，以期达到设计强度和设计抗裂能力。适宜的温、湿度条件是相互关联的，混凝土的保温措施常常也有保湿的效果。
2.3 大体积混凝土裂缝防治针对性措施
混凝土裂缝本质性原因几乎都是因为水泥的水化热造成的，预防水化热对混凝土的影响是控制混凝土裂缝尤其是大体积混凝土裂缝的关键性因素。针对混凝土裂缝产生的原因施工中应因地制宜采取如下措施，预防混凝土裂缝的产生：
（1）在满足设计的前提下，调整集料的级配，降低水灰比，或者使用水泥替代品（火山灰水泥、矿渣水泥）减少水泥用量，力求降低水化热。
（2）在大体积混凝土内部埋设冷却水管，保证冷却水循环是降低混凝土内部温度，是保证大体积混凝土质量的有效手段。这种方法常用于于独立的大型基础。
（3）降低混凝土的入模温度，比如可以选择一天内温度低的时候进行浇筑，在集料中加冰块等方法，降低混凝土的入模温度，以减少水化热，保证混凝土施工质量，预防混凝土开裂。采用这种方法一般应加强温控措施，加强测温工作，并采取监控措施，掌握混凝土的温度变化趋势，及时调整采取其他措施保证混凝土施工质量。
（4）对于体积过于庞大的混凝土，一般采用分层、分段浇筑的方法避免裂缝的产生，即减小浇筑层的厚度，加快混凝土的散热。使用此方法应注意：本层浇筑一定要在上一层混凝土初凝之前完成，否则可能造成比裂缝更严重的质量事故。
（5）夏季施工，混凝土集料要避免日光暴晒，条件具备可以用冷却水搅拌混凝土，目的是减低混凝土的入模温度。
3 总结
以上对大体积混凝土裂缝产生原因进行了简单分析，对预防大体积混凝土裂缝的措施主要从施工角度进行了分析。供广大施工人员借鉴，在施工过程中应根据实际情况尽量采取不同的控制措施，以免混凝土产生裂缝。
参考文献
［1］ 焦永达,傅元,张国京.市政公用工程管理与实务［Z］.