浅述大体积混凝土裂缝原因与防治

浅述大体积混凝土裂缝原因与防治

潘培馀

潘培馀金迅达集团浙江温州325000

中图分类号：TV544文献标识码：A

混凝土是传统的建筑材料，由于混凝土具有很好的整体性、可模性、耐久性、耐火性，且承载力大、易于就地取材等特点，因此在建筑当中得到广泛的应用。随着我国国民经济和建筑技术的发展，建筑规模也在不断扩大，大型现代化基础设施或构筑物涌现，在大体积混凝土结构的设计、施工在每个城市中已不为新鲜。但大体积混凝土容易出现裂缝，从而影响施工质量，严重会影响建筑的使用功能，甚至倒塌，从而造成无法估量的损失，因此如何采取有效措施防止大体积混凝土的开裂，是一个非常值得关注的问题。

一、大体积混凝土的定义

所谓大体积混凝土，一般理解为尺寸较大的混凝土。根据《普通混凝土配合比设计规程》中有以下定义：“混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m，或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大而导致裂缝的混凝土。”由于大体积混凝土施工时，由于水化热的作用，容易产生开裂，而且开裂问题是在工程建设中带有一定普遍性的技术问题，裂缝一旦形成，特别是基础贯穿裂缝出现在重要的结构部位，危害极大，它会降低结构强度，影响结构使用功能，甚至可能危害到结构的安全使用。

二、产生裂缝的机理和成因

①水泥在水化过程中要释放出一定的热量，而大体积混凝土结构断面较厚，表面系数相对较小，所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去，以至于越积越高，使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热，与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热，实际上内部的最高温度，多数发生在浇筑后的最初3—5天。

②内外温差骤降，会大大增加内外层混凝土温差，这对大体积混凝土是极为不利的。温度应力是由于温差引起温度变形造成的；温差愈大，温度应力也愈大。同时，在高温条件下，大体积混凝土不易散热，混凝土内部的最高温度一般可达60－65℃，并且有较长的延续时间。因此，应采取温度控制措施，防止混凝土内外温差引起的温度应力。

③、混凝土的收缩，混凝土中约20％的水分是水泥硬化所必须的，而约80％的水分要蒸发。多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后，再处于水饱和状态，还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化，这对混凝土是很不利的。

三、大体积混凝土裂缝的防止措施

1、选择材料方面：

（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水化热，为了降低水化热，要尽量采取早期水化热低的水泥，通常在施工中应优先选用低水化热的矿渣水泥拌制混凝土。

（2）骨料

①粗骨料，尽量扩大粗骨料的粒径，因为粗骨料粒径越大，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，对防止裂缝的产生有利。②细骨料，宜采用级配良好的中砂和中粗砂，最好用中粗砂，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，裂缝就减少。

（3）应合理使用减水剂、缓凝剂、缓凝剂、引气剂等加外加剂，能够减少水泥用量、增加砼的合易性等减小砼收缩开裂的机会，在在一定程度上增大混凝土的抗裂性能。

2、对混凝土配合比的控制方面

混凝土配合比的合理性不仅仅影响到混凝土自身强度要求，还会影响浇筑时的泵送要求、坍落度、和易性等，以及混凝土浇筑后的水化热产生的多少，特别是大体积混凝土水化热的控制将影响到混凝土的裂缝控制既而影响整个大体积混凝土的质量。

①、确定合理的水泥。在大体积混凝土中，混凝土温度的升高主要因素是水泥产生的水化热，因而，对大体积混凝土原材料水泥应该选用低水化热和凝结时间较长的水泥。如要采用高水化热的水泥，就必须采取相应措施延缓水化热的释放。因此，在保证混凝土设计强度等级的前提下，适当降低水灰比，减少水泥的用量。

②、砂石料的级配要合理。一般情况下，石料要采用连续级配，砂料采用中砂，并严控砂石料的空隙率、含泥量、吸水率及压碎指标。

③、合理掺加混凝土用掺和料（如粉煤灰）、外加剂（如缓凝剂、减水剂），从而降低水泥水化热。

④、作好混凝土配合比的试配工作。

⑤、根据试验室试配资料，对比现场情况（或预拌厂拌制现场）砂、石料含水率、含泥量等与试验室试配原材料的差别，适当调整混凝土配比，满足实际混凝土拌制要求，以达到质量标准。

3、混凝土浇筑顺序

大体积混凝土浇筑前，应根据结构特点、规模等的特点制定周密合理的浇筑施工方案，保证混凝土结构整体性和施工的连续性，常采用的方法有以下几种：

①、全面分层：在第一层全面浇筑全部浇筑完毕后，再回头浇筑第二层，这时应使第一层混凝土还未初凝，如此逐层连续浇筑，直至完工为止。采用这种方案，适用于结构的平面尺寸一般不宜太大，施工时从短边开始，沿长边推进比较合适。必要时可分成两段，从中间向两端或从两端向中间同时进行浇筑。

②、分段分层：混凝土浇筑时，先从底层开始，浇筑至一定距离后浇筑第二层，如此依次向前浇筑其他各层。由于总的层数较多，所以浇筑到顶后，第一层末端的混凝土还未初凝，又可以从第二段依次分层浇筑。这种方案适用于单位时间内要求供应的混凝土较少，不象第一种方案那样集中。这种方案适用于结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。

③、斜面分层：采用斜面分层方案时，混凝土一次浇筑到顶，由于混凝土自然流淌而形成斜面。混凝土振捣工作从浇筑层下端开始逐渐上移。要求斜面的坡度不大于1/3，适用于长度较大的结构。

4、正确的振捣方法，有力提高混凝土的抗裂性，混凝土振捣应采用振捣棒振捣，操作应做到“快插慢拔”。在振捣过程中宜将振捣棒上下略有抽动，以便上下均匀振动。分层连续浇筑时，振捣棒应插入下层50MM，以消除两层的接缝。点振捣时间一般10S~30S为宜，还应视砼表面呈水平不再下层、不再出现气泡、表面泛出灰浆为宜，这样有利于减少砼体内部微裂，增加砼体密实度，提高砼的抗压强度，从而提高抗裂性。

5、大体积混凝土的养护方面

大体积混凝土的养护，主要还是控制混凝土内外温差，防止混凝土的开裂。温度控制就是对混凝土的浇筑温度和混凝土内部的最高温度进行人为的控制。必要时在大体积混凝土内设置测温管，直观的测量出每个时间段的混凝土内的温度，便于及时掌握内外温差。在养护阶段的温差控制应注意以下几点：

①、控制好混凝土的中心温度与表面温度之间、混凝土表面温度与室外最低气温之间的差值均应小于20℃；当结构混凝土具有足够的抗裂能力时，不大于25℃～30℃。

②、降低混凝土的入模温度，控制混凝土内外的温差（当设计无要求时，控制在25℃以内）。如降低拌合水温度，例如采用地下水、冰屑等：骨料用水冲洗降温，避免暴晒；混凝土拆模时，混凝土的温差不超过20℃。其温差应包括表面温度、中心温度和外界气温之间的温差。

③、采用内部降温法来降低混凝土内外温差。内部降温法是在混凝土内部预埋水管，通过循环水将混凝土内部热量带出，进行人工导热，降低混凝土内部最高温度。

④、保温法是在结构物外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料（如草袋、湿砂等），在缓慢的散热过程中，使混凝土获得必要的强度，以控制混凝土的内外温差小于20℃。

6、此外，还应加强技术管理，编制合理大体积混凝土浇筑施工方案，施工方案当中应有应急处理预案。还应有加强原材料的检验、实验工作。施工中严格按照方案及交底的要求指导施工，明确分工，责任到人。加强计量监测工作，定时检查并做好详细的记录，认真对待浇筑过程可能出现的冷缝，并采取措施加以杜绝。

总之，只要我们对大体积混凝土裂缝形成的原因和防治措施有了深入的了解，根据实际工程特点制定合理方案措施，严格按照施工规范进行施工，认真落实每一个施工环节，加强管理做好事前、事中、事后质量控制，妥善做好浇筑后的混凝土养护工作，一定会使大体积混凝土结构的施工质量得到很好的保证。