浅谈大体积混凝土裂缝的控制

潘晓娜

摘要：在大体积混凝土施工中如何减少并控制裂缝的产生是其施工的关键问题，从混凝土裂缝产生的原因、温度的控制及如何控制混凝土温度裂缝进行了阐述。

关键词： 大体积混凝土；温度应力；内外温度；裂缝；控制

Abstract: It is the key construction problem of how to reduce and control the cracks in mass concrete construction. This paper expounds the causes of concrete cracks, temperature control and how to control the temperature cracks in concrete.

Keywords: mass concrete; temperature stress; internal and external temperature; crack; control

中图分类号：TV544+.91 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）05-0020-02

混凝土已是当今世界上用量最大、用途最广泛的工程材料。近年来，随着建筑行业的迅猛发展，大体积混凝土也得到了越来越广泛的应用，如混凝土大坝、高层建筑的地下室混凝土底板等等。这类大体积混凝土结构，由于水泥水化过程中释放大量的水化热引起温度和混凝土收缩，产生温度应力和收缩应力，从而产生裂缝，这些裂缝常常给工程带来不同程度的危害，有的甚至比较严重，给工程的正常使用带来影响，因此，控制温度应力和温度变形裂缝，是大体积混凝土结构施工中一个重要问题。

一、大体积混凝土裂缝产生的原因

大体积混凝土产生裂缝的主要原因可归纳为以下几个方面：

1、水泥水化热影响

大体积混凝土内部热量的主要来源是由混凝土浇筑初期，水泥水化产生大量的水化热，使混凝土的温度很快上升，混凝土表面散热条件好，温度上升较少，而混凝土内部由于截面厚大，散热条件差，水化热聚集在结构内部不易散发好，因而温度上身较多，内外形成温度梯度，产生内约束，致使混凝土内部产生压应力，面层产生拉应力。当该拉应力超过混凝土极限抗拉强度时，混凝土表面就产生裂缝。

另外，混凝土的导热性能很差，浇筑初期，混凝土的弹性模量和强度都很低，对水化热急剧升温引起的变形约束不大，温度应力也就较小，随着混凝土龄期的增长，对混凝土降温收缩变形的约束也就越来越强，产生了很大的温度应力。混凝土的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时，便开始产生温度裂缝，这是混凝土后期产生裂缝的原因之一。

2、约束条件影响

大体积混凝土结构由于温度变化而产生变形，当这种变形收到内外约束是就产生应力。据有关资料混凝土结构的变形在全约束条件下，是温差和混凝土线膨胀系数的乘积，当混凝土内外温差小于等于25℃时混凝土的裂缝有可能不产生，没有约束就不会有应力。

3、外界气温变化影响

大体积混凝土施工期间，不易散热，其内部温度有时高达80℃以上，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，导致混凝土裂缝产生，如北方地区的冬季施工就有这个特。

4、混凝土收缩变形影响

混凝土拌合水中，只有约20%的水分是水泥水化所需要的，其余80%是由于混凝土在浇筑过程中保证足够的和易性所需要的，这80%的水分都要被蒸发。混凝土在水泥水化过程中的体积变形，多数是收缩变形，少数是膨胀变形，多余水分的蒸发是混凝土体积收缩的主要原因之一。当存在约束时，这种干燥收缩即产生收缩应力。

二、大体积混凝土裂缝的控制

1、大体积混凝土的配制

大体积混凝土所选用的原材料应注意以下几点：

（1）水泥应尽量选用水化热低、凝结时间长的水泥，优先采用中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等。

（2）粗骨料宜采用连续级配，细骨料宜采用中砂。

（3）掺合料宜采用粉煤灰、矿渣粉等；外加剂宜采用缓凝剂、减水剂。

（4）大体积混凝土在保证混凝土强度和塌落度要求的前提下，应提高掺合料及骨料的含量，以降低单方混凝土的水泥用量。

（5）降低原材料的温度。

（6）严格控制骨料的含泥量。

2、大体积混凝土的浇筑与振捣

大体积混凝土的浇筑方案，除应满足每一处混凝土在初凝以前被上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外，还应考虑结构大小、钢筋疏密、预埋管道和地脚螺栓的留设、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响，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。

（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。

（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。混凝土的振捣也要适应斜面分层浇筑工艺，一般在每个斜面层的上、下各布置一道振动器。上面的一道布置在混凝土卸料处，保证上部混凝土的捣实。下面一道振动器布置在近坡脚处，确保下部混凝土密实。随着混凝土浇筑的向前推进，振动器也相应跟上。

3、做好混凝土的测温工作

根据工程实际需要，指定专人对混凝土的原材料、搅拌温度、出机温度、入仓温度、养护过程中的温度进行实地观测，及时全面了解混凝土在强度发展过程中内部温度场的分布状况，并根据温度变化情况及时采取有效措施，使混凝土的内外温差控制在25℃以下。

4、大体积混凝土养护时的温度控制

养护时大体积混凝土施工中一项十分关键的工作。养护主要是保持适宜的温度和湿度，以便控制混凝土内表温差，促进混凝土强度的正常发展及防止混凝土裂缝的产生和发展。根据工程的具体情况，应尽可能多养护一段时间，拆模后应立即回填土或覆盖保护，同时预防近期骤冷气候影响，以控制内表温差，防止混凝土早期和中期裂缝。大体积混凝土的养护，不仅要满足强度增长的需要，还应通过人工的温度控制，防止因温度变形引起混凝土的开裂。

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。

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℃～30℃。

（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）保温阀是在结构外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料（如草袋、锯木等），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℃

（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。

三、结论

大体积混凝土结构的施工技术与措施直接关系到混凝土结构的使用性能，若不能很好的了解大体积混凝土结构裂缝产生的原因以及掌握减少裂缝所采取的相应施工措施，那么实际施工中就很难保证工程质量。虽然对于大体积混凝土裂缝的成因和计算方法有不同的理论，但对于具体的预防和改善措施意见还是比较同意，同时在实践中的应用效果也是比较好的，具体施工中要靠多观察、多比较，出现问题后要多分析、多总结，结合多种预防处理措施，大体积混凝土的裂缝是完全可以控制在允许范围之内的。