大体积混凝土裂缝成因与预防

阳春艳

【摘 要】大体积混凝土结构，施工时应采取各种防范控制措施，保证混凝土的浇筑质量，防止出现裂缝

【关键词】大体积混凝土；裂缝；成因；预防

1.大体积混凝土出现裂缝的原因

混凝土浇筑中的裂缝控制是一个普遍存在的难题，尤其对大体积混凝土结构，施工时应采取各种防范控制措施，保证混凝土的浇筑质量，防止出现裂缝。大体积混凝土墩台身或基础等结构裂缝的发生是由多种因素引起的。各类裂缝产生的主要影响因素如下：

1.1收缩裂缝。混凝土在逐渐散热和硬化过程中会导致其体积的收缩，对于大体积混凝土，这种收缩更加明显。如果混凝土的收缩受到外界的约束，就会在混凝土体内产生相应的收缩应力，当产生的收缩应力超过当时的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土中产生收缩裂缝。影响混凝土收缩的主要因素主要是混凝土中的用水量、水泥用量及水泥品种。混凝土中的用水量和水泥用量越高，混凝土收缩就越大。水泥品种对干缩量及收缩量也有很大的影响，一般中低热水泥和粉煤灰水泥的收缩量较小。

自身收缩是混凝土收缩的一个主要来源。自身收缩与干缩一样，是由于水的迁移而引起的。但它不是由于水向外蒸发散失，而是因为水泥水化时消耗水分造成凝胶孔的液面下降形成弯月面，产生所谓的自干燥作用，导致混凝土体的相对湿度降低及体积减小而最终自身收缩。水灰比对自身收缩影响较大，一般来说，当水灰比大于0.5时，其自干燥作用和自身收缩与干缩相比小得可以忽略不计；但是当水灰比小于0.35时，体内相对湿度会很快降低到80%以下，自身收缩与干缩则几乎各占一半。

1.2温差裂缝。混凝土内外部温差过大会产生裂缝。主要影响因素是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。

大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑。浇筑后，水泥因水化引起水化热，由于混凝土体积大，聚集在内部的水泥水化热不易散发，混凝土内部温度将显著升高，而其表面则散热较快，形成了较大的温度差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。此时，混凝龄期短，抗拉强度很低。当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度，则会在混凝土表面产生裂缝。

1.3安定性裂缝。安定性裂缝表现为龟裂，主要是因水泥安定性不合格而引起的。

2.裂缝的防治措施

2.1设计措施

2.1.1精心设计混凝土配合比。在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能地降低混凝土的单位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水胶比）二掺（掺高效减水剂和高性能引气剂）一高（高粉煤灰掺量）”的设计准则，生产出高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值的抗裂混凝土。

2.1.2增配构造筋提高抗裂性能。配筋应采用小直径、小间距。全截面的配筋率应在0.3-0.5%之间。

2.1.3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。

2.1.4在易裂的边缘部位设置暗梁，提高该部位的配筋率，提高混凝土的极限拉伸。

2.1.5在结构设计中应充分考虑施工时的气候特征，合理设置后浇缝，保留时间一般不小于60天。如不能预测施工时的具体条件，也可临时根据具体情况作设计变更。

2.2施工措施

2.2.1严格控制混凝土原材料质量和技术标准，选用低水化热水泥，粗细骨料的含泥量应尽量减少（1-1.5%以下）。

优选混凝土各种原材料。在条件许可情况下，应优先选用收缩性小的或具有微膨胀性的水泥。骨料在大体积混凝土中所占比例一般为混凝土绝对体积的80%-83%，应选择线膨胀系数小、岩石弹模较低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料。砂除满足骨料规范要求外，应适当放宽石粉或细粉含量，砂子中石粉比例一般在15%-18%之间为宜。粉煤灰只要细度与水泥颗粒相当，烧失量小，含硫量和含碱量低，需水量比小，均可掺用在混凝土中使用。高效减水剂和引气剂复合使用对减少大体积混凝土单位用水量和胶凝材料用量，改善新拌混凝土的工作度，提高硬化混凝土的力学、热学、变形、耐久性等性能起着极为重要的作用，也是混凝土向高性能化发展不可或缺的重要组分。

2.2.2细致分析混凝土集料的配比，控制混凝土的水灰比，减少混凝土的坍落度，合理掺加塑化剂和减少剂。

2.23严格控制混凝土入模温度。大体积混凝土最好选在春秋季施工，以降低混凝土入仓温度。如果确需在夏季施工，最好采取有效措施降低混凝土入仓温度。浇筑混凝土时最好不要让混凝土在太阳下直接爆晒。混凝土拌制前应保证水泥库通风良好，并对碎石洒水降温，自来水预先放入地下蓄水池中降温。

2.2.4根据工程特点，充分利用混凝土后期强度，可以减少用水量，减少水化热和收缩。

2.2.5改进施工技术。施工时加强插筋附近混凝土的振捣、抹压、养护。由于钢筋是热的良导体，易产生大的温度梯度，这是容易产生裂缝的一个主要部位。加强初凝前的抹压，以消除初期裂缝，并加强早期养护，提高混凝土抗拉强度。

2.2.6混凝土尽可能晚拆模，拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上，混凝土的现场试块强度不低于C5。

2.2.7采用两次振捣技术，改善混凝土强度，提高抗裂性。

2.2.8根据具体工程特点，采用UEA补偿收缩混凝土技术。

2.2.9对于高强混凝土，应尽量使用中热微膨胀水泥，掺超细矿粉和膨胀剂，使用高效减水剂。通过试验掺入粉煤灰，掺量15%-50%

3.结语

虽然大体积混凝土裂缝产生的原因很多，但只要严格按规范规定施工，认真积极的探索裂缝产生的原因，及早采取相应的预防措施，就能有效地控制大体积混凝土结构的裂缝。