浅析大体积混凝土裂缝原因及控制

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摘 要：大体积混凝土结构产生裂缝,会导致建筑物发生渗漏或影响结构物的整体性能及抗震性能,所以我们应高度重视大体积混凝土结构的裂缝。

关键词： 大体积混凝土结构 裂缝 控制

中图分类号：TV543文献标识码： A 文章编号：

1. 引言

随着建筑技术的发展，建筑物的高度越来越高，基础筏板类型不同，在设计中普遍采用筏板基础结构设计，并使用大流动度的泵送混凝土浇注施工。预拌混凝土快速发展的同时也带来一个问题—结构裂缝，如果发生裂缝，会导致建筑物发生渗漏或影响结构物的整体性能及抗震性能，所以对于大体积混凝土结构的裂缝也应引起足够的重视。

2. 裂缝的产生原因

裂缝原因主要有：砼收缩裂缝；温度裂缝，施工材料质量引起的裂缝； 在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因，

塑性收缩。发生在施工过程中、混凝土浇筑后4~5小时左右，此时水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，同时骨料因自重下沉，因此时混凝土尚未硬化，称为塑性收缩。塑性收缩所产生量级很大，可达1%左右。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡，便形成沿钢筋方向的裂缝。为减小混凝土塑性收缩，施工时应控制水灰比，避免过长时间的搅拌，下料不宜太快，振捣要密实，竖向变截面处宜分层浇筑。

缩水收缩（干缩）。混凝土结硬以后，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，称为缩水收缩（干缩）。因混凝土表层水分损失快，内部损失慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。混凝土硬化后收缩主要就是缩水收缩。如配筋率较大的构件（超过3%），钢筋对混凝土收缩的约束比较明显，混凝土表面容易出现龟裂裂纹。

混凝土收缩裂缝的特点是大部分属表面裂缝，裂缝宽度较细，且纵横交错，成龟裂状，形状没有任何规律。

目前预拌混凝土大多使用新法(主要为旋窑)烧制成的水泥,尤其为提高混凝土标号,大量使用硅酸盐水泥,使得水泥水化热高且集中。水泥水化过程中放出大量的热量,且大部分水化热都是在浇筑的前三天释放,而混凝土是热的不良导体,产生的热量不易散发,内部温度不断上升。而拆模后,表面散热快,温度较低,内外形成温度梯度。内部混凝土热胀产生压应力,外部混凝土产生拉应力。当此拉应力超过此时混凝土的抗拉强度时,便使混凝土产生裂缝开裂，由于大体积混凝土结构养护不足,表面积大水分散失快,体积收缩大,而内部湿度变化相对较小,体积收缩较小,表面收缩变形受到内部混凝土的约束而产生拉应力,引起混凝土表面开裂，模板的拆除时间过早,混凝土表面温度急剧变化,产生较大的降温收缩,表面受到内部混凝土的约束,将产生很大的拉应力(内部混凝土温度变化相对较小,受自约束而产生压应力),而混凝土早期抗拉强度和弹性模量较低,因而出现表面较浅范围内的裂缝。

混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格，可能导致结构出现裂缝。

水泥安定性不合格，水泥中游离的氧化钙含量超标。氧化钙在凝结过程中水化很慢，在水泥混凝土凝结后仍然继续起水化作用，可破坏已硬化的水泥石，使混凝土抗拉强度下降。

水泥出厂时强度不足，水泥受潮或过期，可能使混凝土强度不足，从而导致混凝土开裂。

当水泥含碱量较高（例如超过0.6%），同时又使用含有碱活性的骨料，可能导致碱骨料反应。

砂、石骨料砂石的粒径、级配、杂质含量。砂石粒径太小、级配不良、空隙率大，将导致水泥和拌和水用量加大，影响混凝土的强度，使混凝土收缩加大，如果使用超出规定的特细砂，后果更严重。砂石中云母的含量较高，将削弱水泥与骨料的粘结力，降低混凝土强度。砂石中含泥量高，不仅将造成水泥和拌和水用量加大，而且还降低混凝土强度和抗冻性、抗渗性。砂石中有机质和轻物质过多，将延缓水泥的硬化过程，降低混凝土强度，特别是早期强度。砂石中硫化物可与水泥中的铝酸三钙发生化学反应，体积膨胀2.5倍。

拌和水及外加剂拌和水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。采用海水或含碱泉水拌制混凝土，或采用含碱的外加剂，可能对碱骨料反应有影响。

针对上述裂缝产生的原因,可相应采取以下预防和治理措施。 调整混凝土各组分及控制混凝土质量，如采用高标号水泥,减小水泥用量;尽量使用低水化热的水泥;严格控制外加剂的品种及用量;砂宜采用中砂,保证石子级配良好,并严格控制砂石含泥量在保证混凝土强度和抗渗性能的条件下，水泥用量不宜大于300kg/m3；掺合料粉煤灰，应不低于Ⅱ级，其掺量不大于20%，砂率控制在35～45%。水胶比宜控制在0.45～0.5之间，水胶比不得大于0.55。商品混凝土入泵坍落度应控制在140～180mm，入泵前坍落度每小时损失值不应大于30mm，坍落度总损失值不应大于60mm。混凝土缓凝时间宜为6～8h，混凝土终凝时间应在初凝后2～3h，合理采用级配合理的粗骨料、细骨料，在搅拌站搅拌混凝土时，各种材料应尽量降低入机温度，各种配料要准确无误。计量精度每班至少检查二次，计量控制：外加剂±0.5%，水泥、掺合料、膨胀剂、水±1%，砂石±2%以内。水灰比是影响混凝土收缩的重要因素，使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25％。减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度，减少混凝土泌水，减少沉缩变形。其中加水量应扣除骨料含水量，运输车中途不得停留、绕道，尽量缩短运输时间，卸料前，筒体应加快运转20～30S后方可卸料，出罐混凝土应随时测定坍落度，与要求不符时应由专业人员及时调整。

防止温度裂缝可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。控制温度的措施如下：

采用改善骨料级配，用干硬性混凝土，掺混合料，加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量；拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度；热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热，混凝土采用斜面分层浇筑，用“一个坡度、薄层浇筑、一次到顶”的方法进行，斜面分层浇筑每层厚30cm，坡度取l：6～1：7；加强混凝土的测温工作为及时掌握混凝土内部温升与表面温度的变化值，采用大体积混凝土电子测温技术，保证混凝土表面温度与大气温度之差不大于25℃。

拆模及养护。适当延长剪力墙混凝土的拆模时间,并且拆模时不要马上移走模板,而是先让模板拆开一条缝隙作浇水养护用,从而改善混凝土的养护环境以达到控制裂缝的目的。特别是预拌混凝土早期水化快,水化热发展快,拌合物保水性强,泌水小,为此,施工过程中应特别注意加强养护环节的管理及防护措施的应用。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。一方面使水泥水化作用顺利进行，以期达到设计的强度和抗裂能力。适宜的温湿度条件是相互关联的。混凝上的保温措施常常也有保湿的效果。从理论上分析，新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有余。但由于蒸发等原因常引起水分损失，从而推迟或防碍水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期，在施工中应切实重视起来。大体积混凝土在浇筑完初凝后3h内对混凝土覆盖塑料薄膜,12小时内及时喷水,适当延长养护时间,这样,既可以减少内外部温差,又可以保证早期湿养护和后期养护的最佳效果。 4 结束语 大体积混凝土结构裂缝产生的原因比较复杂,不仅与基础尺寸、类型及其所受约束有关,而且与构成大体积混凝土结构的各种材料及其形成环境等多种因素有关,实践证明,只要从设计、材料、施工及环境等方面进行分析,并采取控制裂缝的各种措施,实施综合治理, 大体积混凝土结构的裂缝是可以控制的。