论大体积混凝土裂缝成因及其控制

马常青

摘 要随着生产技术和生产力的不断提高，建设领域的逐渐扩大，大体积混凝土越来越多的被应用到各种各样的实际工程之中。为此，大体积混凝土裂缝问题也伴随而来。如何对其裂缝进行有力控制成为摆在我们面前的一个重要课题。文章就大体积混凝土裂缝成因进行分析，并对其控制措施进行简述，以作交流。

关键词大体积混凝土；裂缝；成因；控制

中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)071-0149-01

0前言

大体积混凝土内出现的裂缝，按其深度不同，可分为贯穿裂缝、深层裂缝及表层裂缝三种。贯穿裂缝切断了结构断面，可能破坏结构的整体性和稳定性，其危害性是较严重的；深层裂缝是部分切断了结构断面，也有一定的危害性；表层裂缝一般危害性较小，但处于混凝土约束范围内的表层裂缝，在内部混凝土降温过程中可能发展为贯穿裂缝。

1大体积混凝土裂缝成因

混凝土产生裂缝原因主要有以下几点：

1）混凝土所用材料的影响。①砂、石骨料。混凝土骨料的含泥量越高越容易开裂。这是由于骨料表面所带的泥份妨碍了骨料与水泥浆之间的咬合粘结，弱化了界面结构，因而降低了混凝土的抗拉强度。水泥和水。②外加剂和掺合料。试验表明掺化学外加剂的混凝土干缩值较大。使用一般化学外加剂比使用促凝性AE减水剂的干缩值低。混凝土的初期干缩值在使用外加剂的情况下较大，不掺外加剂比使用促凝性AE减水剂混凝土的干缩值低。混凝土掺加膨胀剂时养护的要求更高。在早期养护不好时，膨胀混凝土更容易发生裂缝。③混凝土结构开裂主要是由于本身收缩受到约束而产生的拉应力超过其抗拉强度。混凝土产生的收缩值及强度值因水泥种类、水泥用量拌制不同而不同。水泥的细度问题是需要我们特别关注的，水泥的细度越细，混凝土越容易开裂。

2）混凝土的收缩。收缩是混凝土本身所固有的一种重要特性。在没有负载的情况下，混凝土的开裂往往由于收缩变形而导致。混凝土的收缩变形主要包括：自收缩，燥收缩，塑性收缩，温度收缩，沉降收缩，化学减缩，碳化收缩。

3）混凝土的体积稳定性。混凝土的体积稳定性是指混凝土在抵抗物理、化学作用下产生变形的能力。体积稳定性不好致使混凝土的抗渗性性能降低，溶液性的物质渗透到混凝土中，造成混凝土的耐久性能下降。

4）混凝土的徐变。徐变变形是混凝土内部质点的粘性滑动现象。它不仅能降低大体积混凝土结构的温度应力，减少收缩裂缝，也能削减结构应力集中区和因基础不均匀沉降引起局部应力的结构的应力峰值。有时在工程施工中可在保持大体积混凝土强度不变的条件下，设法提高混凝土的徐变以减缓结构裂缝的目的。但结构的徐变也有不利的一面，比如徐变会不断加大结构的变形，在预应力混凝土结构中，徐变会还会引起预应力的损失等，所以应综合考虑徐变的影响。

其他因素的影响包括：

1）施工方面的因素。①施工时混凝土振捣方式不当。不正确的振捣方式会造成混凝土分层离析、表面浮浆而使混凝土面层开裂，或混凝土产生均匀沉降收缩而在结构厚薄交界处出现裂缝。②不当施工造成混凝土裂缝。不当施工造成的混凝土裂缝主要体现在：重视施工时预留孔洞、预埋通风采暖水电管道，未采取钢筋加强措施，造成裂缝；主要结构部位模板支撑不利，或拆模过早造成混凝土内部受振，或者混凝土内部在未达到设计强度时超负荷造成裂缝；混凝土养护工作管理不严，造成混凝土早期强度增长时失水，收缩量大，产生裂缝；现场浇筑停歇时间超过混凝土终凝时间，没有处理好接头部位等。③混凝土养护不当引起混凝土开裂。现场养护不当是造成混凝土收缩开裂最主要的原因。混凝土浇筑后，若表面不及时覆盖进行潮湿养护，表面水分迅速蒸发，很容易产生收缩裂缝，特别是在风速、相对湿度低、大气温高的情况下，干缩更容易发生。

2）结构设计因素。在实际工程中，可以通过理论计算来控制裂缝；通常采用构造设计来对变形作用引起的裂缝加以控制。

结构计算时，要先假定结构物的受力体系有关参数，而常规的计算模型与很多结构物的实际工作状态与有一定的差别，使得内力计算的结果与实际结果相差很大，这些未考虑到的可能内力一般会引起结构裂缝。

对于约束条件的影响。结构在变形变化时，会受到一定的抑制而阻碍其自由变形，该抑制即称为“约束”。结构内部各质点之间的约束称为“内约束”，不同结构之间一的约束称为“外约束”。

大体积混凝土由于变形受到约束才产生应力。在全约束条件下，混凝土结构的变形，应是混凝土线膨胀系数和温差的乘积，即：ε=ΔT·α 式中：ε—温度收缩时的相对变形；ΔT—温差；α —线膨胀系数。

當ε大于混凝土的极限拉伸值εp时，结构出现裂缝。由于混凝土产生徐变变形，结构不可能受到全约束，而且温差在25℃甚至30℃情况下，混凝土亦可能不开裂。因此，改善约束对于防止混凝士开裂的效果很明显。

2裂缝控制措施

大体积混凝土的裂缝破坏了结构的整体性、耐久性、防水性、危害严重，必须加以控制，大体积开裂主要是水热化是混泥土温度升高引起的，所以采用适当措施控制混凝土温度升高和温度变化速度，在一定范围内，就可避免出现裂缝。这些措施包含了混凝土的全过程，包括选择混凝土组成材料、施工安排、浇筑前后降低混凝土温度的措施和养护保温等。

1）优化混凝土各种原材料。①水泥的选择。大体积混凝土产生裂缝的主要原因是水泥水化过程中释放了大量的热量。因此在大体积混凝土施工中应尽量使用低热或者中热的矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥，并尽量降低混凝土中的水泥用量，以降低混凝土的温升，提高混凝土硬化后的体积稳定性。②骨料的选择。在选择粗骨料时，可根据施工条件，尽量选用粒径较大、质量优良、级配良好的砾石。既可以减少用水量，也可以相应减少水泥用量，还可以减少混凝土的收缩和泌水现象。在选择细骨料时，采用平均粒径较大的中粗砂，从而降低混凝土的干缩，减少水化热量，对混凝土的裂缝控制有重要作用。③掺加外加剂。掺加适量的减水剂，它可有效地增加混凝土的流动性，且能提高水泥化率，增强混凝土的强度，从而可降低水化热，同时可明显延缓水化热释放速度。

2）优化措施。①精心设计混凝土配合比。②增强构造筋提高抗裂性能。配筋应采用小直径、小间距。③避免结构突变产生应力集中，在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。

3）施工控制措施。①控制混凝土入摸温度。入摸温度的高度，与出机温度密切相关，另外还与运输工具、运距、转运次数、施工气候等有关。严格控制混凝土的浇筑速度，一次浇筑的混凝土不可过高、过厚以保证混凝土温度均匀上升。保证振捣密实，严格控制振捣时间，移动距离和插入深度，严防漏振及过振。②砼养护。养护是大体积砼施工中一项十分关键的工作。主要是保持适宜的温度和湿度，以便控制混凝土的内外温差，促进砼强度的正常发展及防止裂缝的产生和发展。

4）健全施工组织管理。在制订技术措施和质量控制措施的同时，还需落实组织指挥系统，逐级进行技术交底，做到层层落实，确保顺利实施。实践证明，在优化配合比设计，改善施工工艺，提高施工质量，加强养护等方面采取有效技术措施，坚持严谨的施工组织管理，完全可以控制大体积混凝土温度裂缝的发生。