浅谈大体积混凝土裂缝成因及其防治措施

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摘要：通过对工程施工中大体积混凝土施工裂缝问题产生原因进行分析，从配合比设计原材料选用、温控措施以及大体积混凝土生产施工等方面提出了防止裂缝的主要技术措施 ,以保证工程的使用质量，供大家参考。

关键词：大体积混凝土；裂缝；防治措施

Abstract: through the analysis of causes of cracks of large volumeconcrete construction engineering construction, puts forward the main technical measures to prevent the cracks from aspects of raw material selection, mix proportion design of temperature control measures of mass concrete construction and production,in order to ensure construction quality, for your reference.

Keywords: mass concrete; crack; prevention measures

中图分类号：TV544+91 文献标识码：A文章编号：

1大体积混凝土的定义

现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，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，内部温升比较快。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，必须采用相应的技术措施妥善处理温度差值，合理解决温度应力并控制裂缝开展的砼结构。影响结构安全和正常使用。所以必须从根本上分析它，来保证施工的质量。

2大体积混凝土的裂缝

大体积混凝土内出现的裂缝按深度的不同，分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种。贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝，最终形成贯穿裂缝。它切断了结构的断面，可能破坏结构的整体性和稳定性，其危害性是较严重的；而深层裂缝部分地切断了结构断面，也有一定危害性；表面裂缝一般危害性较小。

但出现裂缝并不是绝对地影响结构安全，它都有一个最大允许值。处于室内正常环境的一般构件最大裂缝宽度≤0.3mm；处于露天或室内高湿度环境的构件最大裂缝宽度≤0.2mm。对于地下或半地下结构，混凝土的裂缝主要影响其防水性能。一般当裂缝宽度在0.1～0.2mm时，虽然早期有轻微渗水，但经过一段时间后，裂缝可以自愈。如超过0.2～0.3mm，则渗漏水量将随着裂缝宽度的增加而迅速加大。所以，在地下工程中应尽量避免超过0.3mm贯穿全断面的裂缝。如出现这种裂缝，将大大影响结构的使用，必须进行化学灌浆加固处理。

3裂缝产生原因

首先温度和湿度的变化是引起混凝土裂缝的主要原因。混凝土在硬化期间，水泥会放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力；在后期降温过程中，由于受到基础或老混凝土的约束叉会在混凝土内部出现拉应力；同时气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，便会出现裂缝，即混凝土裂缝。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。表面干缩形变受到内部混凝土的约束，往往也会导致裂缝。其次，混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1／10左右，短期加荷时的极限拉伸变形只有（0．6～1．0）×104，长期加荷时的极限位伸变形也只有（1．2～2．0）×104。由于原材料不均匀，水灰比不稳定及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位。 在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝土的边缘部位，如果结构内出现了拉应力，则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，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它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。

4减少混凝土裂缝的防治措施

根据《块体基础大体积砼施工技术规程》YBJ224-91规定，大体积混凝土工程施工前，应对施工阶段大体积混凝土浇筑块体的温度进行验算，确定施工阶段大体积混凝土浇筑块体的升温峰值、里外温差及降温速度的控制指标，制定温控施工的技术措施。通过温控施工技术措施的落实，确保施工质量、防止有害裂缝、特别是贯穿裂缝的产生。混凝土表面温度裂缝宽度应小于0.3mm。

4.1 合理选材，改善配比

4.1.1原材料控制。

水泥：采用水化热较低和凝结时间较长的水泥，如矿渣水泥、大坝水泥或粉煤灰水泥等。在材料比选时，应对不同种类和品牌的水泥取样进行水化热试验，经过分析比较，优先选用同量同等条件下水化热较低的水泥。

粗骨料：采用5mm～31.5mm连续级配碎石，针片状颗粒含量不应大于10％，含泥量不应大于1％。

细骨料：采用级配良好、质地坚硬的优质中粗河砂，含泥量不应大于2％，细度模数控制在2.3mm～2.7mm之间。

水：达到饮用水标准。

粉煤灰：粉煤灰是一种优质的掺和料，使用时应选择一级粉煤灰，尽可能选用细度模数大且烧失量低的粉煤灰。

外加剂：采用缓凝高效减水剂。

4.1.2 改善配比。

尽可能降低水泥用量。 根据水化热温升经验公式：T=To+Q／N+L／50(式中：T—水化热温升，℃；To—混凝土入模温度，℃；Q—每立方米混凝土水泥用量，Kg／m3；N—试验常数，早强类水泥取9，普通水泥取10，矿渣类水泥取11；L—每立方米混凝土粉煤灰用量，Kg／m3。)可知，每立方米混凝土每减少10Kg水泥用量，混凝土的水化热温升降低1℃左右。因此，在保证混凝土强度的前提下，尽可能降低水泥用量是最可靠的控温措施之一。水泥用量一般不应超过350Kg／m3。

参用粉煤灰。混凝土掺加粉煤灰主要是为了取代部分水泥，减少水泥用量，降低水化热，同时还可以充当填充材料，并改善混凝土的和易性。粉煤灰用量一般为水泥用量的30％～40％。

掺加高效减水剂。混凝土掺加高效减水剂有双重作用，一方面使混凝土缓凝，以推迟水化热峰值的出现，使混凝土表面温度梯度减少；另一方面可以降低水灰比，避免水灰比过大产生塑性收缩。

4.2施工过程控制

控制混凝土的出机温度和浇筑温度。研究表明：对混凝土出机温度影响最大的是碎石和水的温度，砂的温度次之，水泥的温度影响最小。因此，降低出机温度的最有效办法就是降低碎石的温度。在气温较高时，为防止太阳的直接照射，砂石堆场应设遮阳棚；必要时，部分拌和用水以碎冰形式加入。为了保证混凝土的均匀性，在搅拌终了前，应使混凝土拌和物中的冰全部溶化。

为了控制混凝土的浇筑温度，可加快运输速度，缩短运输时间，在运输途中尽量放慢搅拌速度。在气温较高时，对运输车的搅拌罐喷淋冷水，减少运输过程中吸收太阳的辐射热。同时，加大浇筑强度，缩短浇筑时间。 转贴于 中国论文下载中心

采用分层或分块浇筑，加快混凝土散热速度。

分层浇筑。

①分层施工时母层厚度应控制在1m～1.5m之间，具体可视混凝土浇筑能力和降温措施而定。

②应在前层混凝土初凝或失去重塑性能前完成下层混凝土的浇筑捣实。

③当在前层混凝土初凝或失去重塑性能前无法完成下层混凝土施工时，应按规定间歇4d～7d，待前层混凝土达到一定强度时，方可进行下层混凝土的浇筑，且在浇筑前对两层结合面按施工缝进行凿毛和清扫浮浆处理。

分块浇筑。

当截面面积大于100m2时，在前层混凝土开始初凝或失去重塑性能前来不及完成下层混凝土的浇筑振捣时，此时若采用分层浇筑，间隔时间长，延误工期。为加快施工进度和保证工程质量，应统筹安排，采用分块浇筑。

合理布置分块区域，每块平均面积不宜小于50m2，高度不宜大于1.5m。

②上下邻层混凝土间的竖向接缝，应错开布置，做成企口，并按施工缝处理。

4.3冷却水降温。

在混凝土内部布置冷却水管，混凝土终凝后开始通水冷却降温。通过冷却水循环，降低混凝土内部温度，缩小内外温差。在混凝土内部合理布置测温点，埋设测温传感器，及时通过测温点监测温度，掌握混凝土内部各测点的温度变化，以便及时调整冷却水流量，控制温差，确保混凝土内外温差小于25℃。

冷却循环水管可采用φ25mm左右铁管，按照冷却水由较热中心区流向边区的原则，进水管口设在靠近混凝土中心处，出水管口设在混凝土边区处。进出水管口均引出混凝土顶面以上。每层水管的垂直进出水口互相错开，且在出水口处设调节水管流量的水阀和测流量设备。

冷却水管安装时，要与钢筋骨架和支撑桁架固定牢靠，以防混凝土浇筑时水管变形及脱落而发生堵水和漏水，并做通水试验。

混凝土终凝后，方可通水循环。

用温度计及时测出进出口的水温，不断调整水管流量，水管流量可控制在1.2m3/h～1．5m3/h，将进出水温差控制在10℃左右，且水温与混凝土内部温度相差不大于20℃。冷却水管使用完毕，需要压注水泥浆封闭。

4.4改善约束条件

在岩石地基或厚度较大的混凝土垫层上浇筑大体积混凝土时，可在岩石地基或混凝土垫层上铺设隔离层以减少垂直收缩裂缝。隔离层一般采用涂刷一层3mm～5mm厚的沥青或干铺二毡三油。当混凝土平面尺寸过大时，可采用后浇带，即在结构中适当部位每隔20m～30m预留宽为0.5m～1m的后浇带，浇筑混凝土30天～40天后封闭。

4.5加强养护

大体积混凝土易受到太阳暴晒及雨水、冷空气等袭击，致使表面温度变化较大，产生较大温差，造成裂缝。因此，加强养护也是防止开裂的关键之一。

混凝土浇筑后，应适时加盖草垫、麻袋等覆盖物，定时洒水养生；同时保证冷却水的供应，加强保温、保湿养护，延缓降温速度，减少内外温差。

在混凝土内部及表面合理布设测温点，加强温度观测，并根据外界大气条件，随时了解混凝土浇筑后(尤其是第2天)温度的升降情况，掌握混凝土内外温差变化，及时采取增减覆盖物等措施，以便将混凝土内外温差控制在25℃以内。

5结语

我们根据大体积混凝土的性质,采取合理选材、优化混凝土的配合比,并按照大体积混凝土施工要求,编制好施工方案,做好充分的施工准备,并且完全按照方案组织施工,同时做好混凝土的养护,同步控制好混凝土的温度,就可以控制好混凝土的有害裂缝的产生,保证大体积混凝工浇筑的施工质量。

参考文献：

1《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2002

2《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009

3《通过硅酸盐水泥》GB175-2007

4《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》GB/T1346-2001

5《混凝土结构工程施工及验收规程》GB50204-2002

6《混凝土质量控制标准》GB50164-92

7《混凝土强度检验评定标准》GBJ107-87

8《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080-2002