大体积混凝土裂缝控制

　　摘要：在基建项目中广泛应用的大体积混凝土施工技术日趋成熟，但其中仍有较难控制的技术难题。其中大体积混凝土裂缝的控制技术尤为明显。因其影响到整个项目结构的安全性和耐久性，所以应尽量控制在施工过程中产生的大体积混凝土裂缝的产生。本文分析了大体积混凝土裂缝产生的原因，并探讨了大体积混凝土裂缝的控制措施。

　　关键词：大体积,混凝土,裂缝,控制

　　在我国快速发展基本建设的今天，大体积混凝土的使用已不鲜见，特别是在铁路桥梁和水利坝体的建设中，大体积混凝土的应用更加普遍。大体积混凝土是指最小厚度大于1 m的混凝土结构。我们知道，混凝土在硬化过程中会释放出水化热，使得混凝土的自身温度升高，特别是在大体积混凝土的施工中，由于混凝土内部散热较慢，而混凝土表面散热较快，这样造成了混凝土内外温差较大，等到混凝土反应产生的水化热减小，混凝土温度下降，内外温度接近相同时，混凝土的内部就会因为温度下降而发生收缩，产生拉应力，当拉应力大于混凝土的抗拉强度时，就会产生裂缝。这些裂缝肯定会影响到结构的安全性和耐久性，所以应尽量减少在施工过程中产生的大体积混凝土裂缝。

　　一、大体积混凝土产生裂缝的原因

　　大体积混凝土产生裂缝的原因有很多，但主要包括以下四个方面：

　　1、干缩裂缝

　　混凝土受外部条件的影响，表面水分损失过快，变形较大，内部湿度及变形较小，其较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束，产生了较大拉应力从而产生裂缝。干缩的主要影响因素是混凝土中的用水量、水泥用量、以及外加剂的用量比。混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形的结果不同;用水量和水泥用量越高，混凝土的收缩就越大 选用的水泥品种不同，其干缩、收缩的量也不同。

　　2、温差裂缝

　　温度裂缝的产生主要原因是由温差造成的，温差可分为以下三种：混凝土浇筑初期，产生大量的水化热，由于混凝土是热的不良导体，水化热积聚在混凝土内部不易散发， 常使混凝土内部温度上升， 而混凝土表面温度为室外环境温度， 这就形成了内外温差，这种内外温差在混凝土凝结初期产生的拉应力超过混凝土抗压强度时，就会导致混凝土裂缝;另外，在拆模前后表面温度降低很快，造成了温度陡降，也会导致裂缝的产生，当混凝土内部达到最高温度后热量逐渐散发而达到使用温度或最低温度，它们与最高温度的差值就是内部温差，这三种温差都会产生温度裂缝，在这三种温差中，较为主要是由水化热引起的内外温差。

　　3、材料裂缝

　　材料裂缝表现为龟裂，主要是因水泥安定性不合格或骨料中含泥量过多而引起的。此外，混凝土本身的收缩也可能造成裂缝的产生。

　　4、外界气温变化影响。

　　大体积混凝土施工期间，外界气温的变化对结构产生裂缝有重大影响 。大体积混凝土不易散热，其内部温度有时高达80℃ 以上，而且持续时间较长，当外界气温下降，特别是外界气温骤降时，外层混凝土与内部混凝土形成很大温差，导致混凝土裂缝的出现。

　　二、大体积混凝土裂缝控制措施

　　1、控制混凝土温升。

　　如何控制大体积混凝土结构因水化热而产生温升：(1)选用低热或中热水泥品种。砼升温的热源是水泥水化热，选用中、低热的水泥品种可以减少水化热，使砼减少温升。(2)利用砼的后期强度。高层建筑一般施工工期较长，其基础等大体积砼结构承受的设计荷载，往往要在较长时间之后才施加其上，所以只要保证砼的强度在 28d 以后继续增长，并且在预计的时间(45 、60d或 90d)能达到设计强度，可利用 f45， f60， f90 来替代 f28 作为砼设计强度，这样可使每立方米砼的水泥用量减少 40-70kg 左右，砼水化热温长相应减少4-7℃。(3) 掺加木质素磺酸钙。 木质素磺酸钙为阴离子表面活性剂，对水泥颗粒有明显的分散效应，并使水的表面张力降低而起到加气作用。(4) 掺入粉煤灰外加料。试验表明，在混凝土内掺入一定数量的粉煤灰，不但可以替代部分水泥，而且能改善混凝土粘塑性，并可增加泵送混凝土要求的 0.315mm 以下细颗粒的含量，改善混凝土可泵性，降低混凝土的水化热。(5) 粗细骨料的选择。大体积钢筋混凝土宜优先采用自然连续级配的粗骨料配制的混凝土，因为连续级配粗骨料配制的混凝土具有较好的和易性、较少的用水量和水泥用量以及较高的抗压强度。(6) 控制砼的出机温度和浇筑温度。为了控制大体积砼总温升和减少结构内部的温差，控制出机温度和浇筑温度同样是十分重要的 。对砼的温度影响最大的是石子温度，其次是砂和水的温度，水泥温度影响很小。

　　2、延缓砼的降温速率。

　　大体积砼浇筑后，应及时对砼进行保温、保湿养护。这是因为必要而有效的保温、保湿可减少砼表面热扩散，以及升温阶段的内外温差，防止产生表面裂缝。保温、保湿养护的材料一般采用草袋、砂、锯末、炉渣以及塑料薄膜覆盖和蓄水养护等方法。在寒冷季节，可搭设挡风保温棚、覆盖层的厚度应根据温控指标的要求计算。为了防止气温骤降，还可备碘钨灯等加热设备，临时用以加热。在干旱缺水地区，也可用养护剂养护，即在砼表面涂刷一层能防水的养护剂，养护剂中含有挥发性物质，待其挥发后，即在砼表面形成一层隔水薄膜，可以防止砼中水分的损失。

　　3、减少砼收缩，提高砼极限拉伸值。

　　为了减少收缩，提高砼极限拉伸值，可以采用下述两方面的技术措施。(1)掺入微膨胀外加料。掺入适量膨胀剂的砼在硬化期间产生体积膨胀，在约束条件下，它通过水泥石与钢筋的粘结使钢筋张拉，被张拉的钢筋对砼本身产生压缩应力，当砼中产生 0.2-0.7Mpa 的自应力值，可大致抵消由于砼干缩和徐变时产生的拉应力，即砼的拉应变接近于零，或小于 0.1-0.2mm/m，从而提高了砼的抗裂性，对防止温度和干缩裂缝是十分有益的。(2)改进施工工艺，提高施工质量。砼的收缩和极限拉伸值，除与水泥用量、骨料品种和级配、水灰比和骨料含泥量等有关外，还与施工工艺和施工质量有很大关系。

　　4、结构的合理分层分块。

　　将大体积混凝土通过纵缝 、横缝 、水平缝分层分块，有利于增加散热面积和减少混凝土块体的约束力，以适应温度变形，防止产生温度裂缝。

　　5、降低混凝土的入仓温度。

　　在高温季节可以采用骨料遇冷，冷水拌合等方法降低混凝土的入仓温度，从而降低水泥水化产生的温升对混凝土裂缝的影响。从原材料的冷却程度角度采用自然降温 。骨料堆放场应适当堆高至5m 并储存 5天以上，避免直接曝晒，减少混凝土在运输和浇筑过程中受到的气温影响，混凝土出仓后应尽量做到混凝土连续浇筑，并尽量避开高温时段浇筑混凝土。

　　6、加快混凝土散热速度。

　　一般情况下，加快混凝土散热速度的方法有以下两种。(1)在大体积混凝土中预埋冷却水管，加快混凝土内部热量的散失，降低混凝土内部温度进而降低温度应力，避免温度裂缝的形成。(2)大体积混凝土浇筑过程中尽量采取通仓薄层浇筑。 利用薄块浇筑并适当延长时间，有利于表面散热。一般两相邻块浇筑间歇时间为3d ，上下层浇筑间歇时间为5d。

　　7、改善养护条件。

　　在混凝土拆除模板后，应及时在混凝土表面进行淋水养护。 淋水养护的目的是为了补充混凝土表面因水化和蒸发丧失的水分，避免混凝土表面因水分不足引起干缩变形，形成表面裂缝。

　　大体积混凝土施工过程中，裂缝控制措施的设计、混凝土配比的确定及原材的控制、浇筑前热功计算 、编制合理的实施计划并严格予以落实、以及浇筑后裂缝控制计算、保温材料的选择都对混凝土的最终质量有着决定性作用，因而，在大体积混凝土的整个施工阶段的工作要求各方人员积极配合，认真研究分析，做好事前控制、事中控制和事后控制，针对质量影响因素，采取控制措施，特别是施工管理人员的质量控制意识不能松懈，这些只要都做到位了，肯定能够保证大体积混凝土的施工质量。

　　参考文献：

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　　[3] 王立宇. 大体积混凝土施工[J]. 黑龙江科技信息, 2007,(16)

　　[4] 李培. 大体积混凝土的温控和防裂技术研究[J]. 科技资讯, 2007,(20)

《大体积混凝土裂缝控制》

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