大体积混凝土裂缝成因分析及控制

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摘要：大体积混凝土作为一种先进的混凝土技术,随着该技术在市政、建筑等工程中的应用，使得市政、建筑工程的性能和质量都得到了一定的提升，从而可以有效的满足人们对市政工程的需求，对我国的经济发展起到了一定的带动的基础。然而大体积混凝土的裂缝问题依然是市政工程中最常见的质量问题，因此，必须要采取科学合理的措施进行解决，从而有效的提高市政工程的质量。

关键词：大体积混凝土；裂缝；控制措施

中图分类号：TV331文献标识码： A

前言

大体积混凝土在筑造过程中受到材料、湿度、温度等因素的影响极易产生裂缝，大体积混凝土裂缝的产生，不仅影响工程的外观，而且为工程埋藏了巨大的隐患。大体积混凝土随着外界温度的变化发生膨胀和收缩，导致裂缝不断扩大，而且裂缝中的钢筋等材料受空气中氧气和水分不断的锈蚀，严重影响大体积混凝土的质量，破坏了其结构的整体性，降低结构构件的耐久性、持久强度和承载力，影响整个工程的安全。笔者根据自己多年经验，将大体积混凝土裂缝控制技术总结如下，希望能为大体积混凝土建设者提供一些帮助。

1.大体积混凝土裂缝的成因

1.1、水泥水化热

由于混凝土在凝结时会放出大量的热量，水泥水化产生大量的水化热，会使混凝土内部的温度升高，而大体积的混凝土由于截面厚度大，大量的水热化集中于混凝土内部，不容易散化开，导致混凝土内部的温度急剧的升高，而由于混凝土表面的温度散热速度比较快，造成内部和外部的温度存在一定的温差值，由于受热胀冷缩的影响，会使混凝土表面产生一定的温度应力，当这个温度应力大于混凝土的抗拉强度极限时，就使混凝土表面产生了裂缝，因温度造成的裂缝问题在大体积混凝土结构中尤其严重。水泥主要矿物中，完全水化放出的热量，最大的是C3A，其次是C3S，再次之是C4AF。因此，降低C3A含量对限制水泥的水化热是有利的。

1.2、干燥收缩

干燥收缩裂缝是指大体积混凝土因干燥变形引起的裂缝。干燥收缩裂缝主要受混凝土单位用水量和水泥回比的干燥收缩这两个因素的影响。大体积混凝土在施工过程中很容易控制单位用水量，而很难控制水泥石的干燥收缩，大部分大体积混凝土干燥收缩裂缝的产生主要是由水泥石的干燥收缩引起的。水泥石的干燥收缩主要受自身原料的影响，水泥矿物中SO3含量较多时干燥收缩性小，C3A含量较多时干燥收缩大，同时如果水泥的比表面积越大，其干燥收缩性也越大。所以大体积混凝土应该优先选用低热矿渣硅酸盐水泥或中、低热硅酸盐水泥，这样可以有效预防干燥收缩裂缝的产生。

1.3、外界温度影响

还未完全初凝或者成型的大体积混凝土是非常脆弱的。这个时候，它们急需要保护。同时，它也是比较敏感的，自身体外的温度尤为的敏感。外界气温温差不超过25度，这是导致混凝土发生裂开的最主要原因。由于大体积混凝土内部密度较大，与外界空气接触较少，对外界温度的吸收较为缓慢。当外界温度较高时，大体积混凝土内部的温度也会慢慢的走高，当外界温度较低时，大体积混凝土内部的温度也会慢慢的降低。但是，让外界温度骤然走高或是降低，大体积混凝土内部还来不及升温或是降温，这就会导致内外温差过大，内外两种温差挤压，大体积混凝土很容易产生裂缝。

混凝土拌合物浇筑完成时的温度

T2= T1－(αtt＋0.032n)(T1－Ta)℃

式中：T2――混凝土拌合物经运输至浇筑完成时的温度（℃）

T1――混凝土拌合物的出机温度（℃）

α――温度损失系数 取0.25

tt――混凝土自运输至浇筑完成时的时间取0.7h

n ――混凝土转运次数取3

Ta――运输时的环境气温取35

T2=36.3－(0.25×0.7＋0.032×3)(36.3－35)=35.95℃

混凝土拌合物浇筑完成时温度计算中略去了模板和钢筋的吸热影响。

混凝土最高温升值

Tmax=T2 ＋ QK/10 ＋ F/50

式中：Tmax――混凝土最高温升值（℃）

Q ――水泥用量 约328kg

F ――粉煤灰用量67kg

K ――使用42、5普通硅酸盐水泥时取1.25。

该温度为底板混凝土内部中心点的温升高峰值，该温升值一般都略小于绝热温升值，一般在混凝土浇筑后3d左右产生，以后趋于稳定不再升温，并且开始逐步降温。

2.大体积混凝土裂缝的控制措施

2.1、降低水泥水化热温度

水泥水化热会增加混凝土内部中心温度，所以具体的应该针对内部降热进行，具体的做法是在混凝土的内部埋设冷却用的管道，然后注入冷却水，同时管道应该是循环的管道，保证冷却水能够排出，通过冷却水的循环注入不断的降低混凝土的中心温度。同时还需要进行通水冷却控制，这主要是为了防止混凝土出现过大的温度阶梯分布，具体的做法是使用钢管在混凝土的浇筑分层过程中埋设循环冷却管道，使用之前需要进行试水操作，这是为了避免管道的阻塞，同时还需要根据大体积混凝土梁内部的温度控制进水量和相应的温度。根据GB175的标准，水泥初凝时间>45MIN ,终凝时间硅酸盐水泥

2.2、严格控制原材料的质量

首先，针对于水泥的原则，对于大体积的混凝土应该优先选择低热量的水泥，像矿渣水泥、或者掺有矿粉粉煤灰等水泥，提高混凝土的抗泌水性和离析，来降低水泥用量，从而降低水化热。其次，骨料是混凝土的骨架，骨料质量的好坏直接关系着混凝土的质量，所以骨料的选用首先要考虑就地取材，价格低廉质量有保障的骨料，还要符合国家标准的相关规定。对于大体积的混凝土结构，有粗骨料和细骨料两者选择，粗骨料应选用自然连续性好5-40mm石子最适宜。细骨料以中、粗砂为宜，且石子的含沙量不得大于1%，砂的含泥量不得大于2%。外加剂的选择包括减水剂、缓凝剂、膨胀剂三种，第一减水剂，在混凝土中是运用比较广泛的一种外加剂，它能提高砂浆的强度，能减少拌合用水量，节约水泥用量，并且能降低水泥早期的水化热，经济效益好，绿色环保。第二缓凝剂，它能够延长混凝土拌合物凝结硬化的时间，从而使水泥水化放热速度变慢，有利于热量扩散，混凝土内部温升降低，提高其强度。第三膨胀剂，它主要是修补混凝土在硬化过程中产生的干缩和冷缩，从而提高混凝土的密实性和抗渗性能，减少混凝土的温度应力，提高强度。

2.3、优化大体积混凝土结构设计

大体积混凝土裂缝的产生主要是由于混凝土的强度承受不住其产生的应力，增加混凝土的强度和减少应力都可以有效的防止裂缝的产生。在大体积混凝土中一般很少使用钢筋或者布筋，但是我们可以在孔洞周围、转角等易发生裂缝的部位使用一些钢筋，用钢筋承受一些应力，这样可以有效的控制裂缝的发生。在工程结构设计中要特别注意降低结构的约束度，尽量减少混凝土中钢筋保护层的厚度，因为保护层的厚度越大，越可能发生裂缝。在大体积混凝土结构设计过程中要充分考虑混凝土内部降温问题，可以在大体积混凝土内部中设置适量的冷凝管，当混凝土内部温度过高时，可以向冷凝管中注入冷水进行降温。

2.4、加强后期养护管理

大体积混凝土在浇筑的时候，一定要注意集中浇筑，及时的浇筑，避免使未完成的混凝土长时间停止浇筑，这样，混凝土的干湿，硬度，质地都完全的不同，很容易产生裂缝。在浇筑完成后，也不可以掉以轻心。刚刚浇筑完还没有固型的混凝土是极度脆弱的，一定要注意保养，密切测量温差等因素。刚刚浇筑好的混凝土在潮湿环境下，可以有效的防止产生干裂。所以，不但要注意周边温度，也要注意周边的湿度。在浇筑之后一定要及时的进行养护，不然很容易出现龟裂的状况，这样就影响了这个混凝土的质量。大体积混凝土在完全的固型之后，也要注意养护，因为外界温差始终会影响它。如果外界有霜雪天气，一定要及时的用塑料薄膜将混凝土遮盖起来，不然，混凝土就会因为温差过大而起泡，龟裂。进而影响整个建筑物的质量。增添整个工程的难度，因为大体积混凝土的体积庞大，要返工难度极大。此外还会为整个工程建筑带来不可挽回的损失。

结束语

综上所述可以看出，随着建筑行业的快速发展，混凝土的应用也是越来越广泛，而大体积混凝土在应用的过程中最大的问题就是裂缝的现象，而且裂缝的原因复杂多变，因此，针对于出现的裂缝的质量问题应该认真的分析，并且及时的采取相关的控制措施，为了最大程度上减少混凝土裂缝的出现，应从施工材料、施工工艺、施工技术等方面严格控制，针对不用的裂缝区别对待，并采用科学合理的方法进行处理，使混凝土裂缝出现率达到最小化。

参考文献

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