试论大体积混凝土施工裂缝的原因分析及防治对策

　　摘要：随着我国工程建设的飞速发展，应用在工业与民用建筑领域的大体积混凝土结构也越来越多，如高层建筑基础、大型设备基础、水利大坝等。而大体积混凝土施工极易产生裂缝，影响结构安全和正常使用，必须引起足够的重视来保证施工的质量。论文分析了大体积混凝土施工裂缝形成的原因及其防治对策。
　　关键词：大体积混凝土，裂缝，防治对策
　　
　　
　　在现代建筑工程中，大体积混凝土裂缝问题非常普遍，有塑性裂缝、干缩裂缝和温度裂缝三种。实际工程中最不易控制、产生原因最复杂、危害最大的当属温度裂缝,所以施工中要把控制温度裂缝作为主要控制环节。本文就主要分析温度裂缝产生的原因和防治对策。
　　1大体积混凝土的裂缝形成原因
　　大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝，一方面是混凝土内部因素：由于内外温差而产生的；另一方面是混凝土的外部因素：结构的外部约束和混凝土各质点间的约束，阻止混凝土收缩变形，混凝土抗压强度较大，但受拉力却很小，所以温度应力一旦超过混凝土能承受的抗拉强度时，即会出现裂缝。这种裂缝的宽度在允许限值内，一般不会影响结构的强度，但却对结构的耐久性有所影响，因此必须予以重视和加以控制。
　　产生裂缝的主要原因有以下几个方面：
　　1）水泥水化热
　　水泥在水化过程中要释放出一定的热量，由于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，随着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3～5d。
　　2）外界气温变化
　　大体积砼在施工阶段，它的浇筑温度随着外界气温变化而变化，特别是气温骤降，会大大增加内外层砼温差，这对大体积砼是极为不利的.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，大体积砼不易散热，砼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，防止砼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。影响混凝土收缩，主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺。
　　2大体积混凝土裂缝的防治对策
　　2.1选择合理的配合比
　　在保证混凝土具有良好工作性能的情况下，应尽可能的降低混凝土的单位用水量，采用“三低(低砂率、低塌落度、低水胶比)，一掺(掺高效减水剂)，一高(高粉煤灰掺量)”的准则。
　　2.2选择合理的材料
　　1）水泥，考虑普通水泥水化热较高，特别是应用到大体积混凝土中，大量水泥水化热不易散发，引起混凝土内部温度过高，与混凝土表面产生较大的温度差，在混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。当表面拉应力超过早期混凝土抗拉强度时就会产生温度裂缝，因此确定采用水化热比较低的普通硅酸盐水泥，标号为425#。2）粗骨料，采用碎石，粒径5～31.5mm，石子含泥量不大于1％，针片石含量控制在15％以内。选用粒径较大、级配良好的石子配制的混凝土，和易性较好，抗压强度较高，同时可以减少用水量及水泥用量，从而使水泥水化热减少，降低混凝土温升。3）细骨料，采用中砂，细度模数2．6～2．8，平均粒径大于0．5mm，含泥量不大于2％，选用平均粒径较大的中、粗砂拌制的混凝土比采用细砂拌制的混凝土可减少用水量10％左右，同时相应减少水泥用量，使水泥水化热减少，降低混凝土温升，并可减少混凝土收缩。4）粉煤灰，掺入一定数量的等级为一级的粉煤灰不仅能代替部分水泥，降低混凝±的水化热，而且由于粉煤灰颗粒呈球形起润滑作用，能改善混凝土的和易性，从而改善混凝土的可泵性，但掺加粉煤灰的混凝土早期极限抗拉值均有所降低，对混凝土抗渗抗裂不利，因此粉煤灰的掺量应控制在25％以内。5）外加剂，通过分析、比较及过去在其它工程上的使用经验，确定采用高效减水剂，掺入量为胶凝材料的1％。具有缓凝、提高塌落度和可泵性的作用，可显著降低水化热峰值，对混凝土收缩有补偿功能，从而提高混凝土的抗裂性。
　　2.3大体积混凝土的浇筑
　　浇筑时应采用“水平循环、斜面分层、一次到顶”的浇筑工艺。浇筑时先在一个部位进行，直至达到设计标高，混凝土形成坡面自然流淌，然后在其坡面上连续浇筑，循序推进。常采用的方法有以下几种：
　　1）全面分层，即在第一层全面浇筑全部浇筑完毕后，再回头浇筑第二层，此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.这种方案适用于结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。
　　3）斜面分层，要求斜面的坡度不大于1/3，适用于结构的长度大大超过厚度3倍的情况.混凝土从浇筑层下端开始，逐渐上移。
　　2.4混凝土养护
　　1）浇水养护：采用浇水养护不得小于14昼夜，刚浇筑的混凝土，处于凝固硬化阶段，水化的速度较快，浇水使其保持在适宜的潮湿状态，可有利于水泥的水化作用，从而提高混凝土的极限拉伸强度，同时可防止混凝土表面脱水而产生干缩裂缝；
　　2）混凝土表面保温养护：采用两层(30mm)草袋覆盖结合100mm蓄水，主要的降低大体积混凝土浇筑块体的里外温差值，以降低混凝土块体的自约束力，其次是降低大体积混凝土浇筑块体的降温速度，充分利用混凝土的抗拉强度，以提高混凝土体承受外约束力时的抗裂能力，达到防止或控制温度裂缝的目的。
　　在混凝土养护阶段的温度控制应遵循以下几点：
　　1）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℃-28℃.
　　2）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，通入冷却水，降低混凝土内部最高温度.冷却在混凝土刚浇筑完时就开始进行，还有常见的投毛石法，均可以有效地控制因混凝土内外温差而引起的混凝土开裂.
　　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，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℃。
　　5）混凝土表层布设抗裂钢筋网片，防止混凝土收缩时产生干裂。
　　6）尽量降低砼的入模温度。
　　3总结
　　总之，大体积混凝土施工是一个系统工程，不仅要有技术措施，而且要有组织措施和管理措施。希望对以后同类工程的大体积混凝土施工具有极强的借鉴意义。
　　参考文献：
　　[1]富文权.混凝土工程裂缝预防与控制[J].中国铁道出版社,2007.
　　[2]胡春琼.浅析混凝土裂缝裂缝成因及修补措施[J].中小企业管理与科技,2009.
　　[3]吴自钦．浅析大体积混凝土防裂问题[J]．科技创新导报，2008，11：20．

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