小议大体积混凝土裂缝的控制做法

□ 吴秀芳 无锡市中惠砼业有限公司

小议大体积混凝土裂缝的控制做法

□ 吴秀芳 无锡市中惠砼业有限公司

［导读］大体积混凝土施工主要特点是体积大，一般实体最小尺寸大于或等于1米。它的表面系数较小，水泥水化热释放较集中，内部温升较快。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。大体积混凝土的施工技术要求较高，特别在施工中要防止混凝土因水泥水化热引起的温度差产生温度应力裂缝。因此需要从材料选择、技术措施等有关环节做好充分的准备工作。

1.问题的提出

不论是铁路工程、公路工程还是其它工程建设，钢筋混凝土的应用面可以说是无处不在。但是，在使用混凝土的同时，由于对混凝土的性能了解不深，在工程完毕后的十几天，一个月或者更长一点的时间后，混凝土结构物出现了裂缝或其他不良反应，给人们造成担忧和质量隐患。大量的混凝土工程实践证明，混凝土结构裂缝是不可避免的，裂缝是人们可以接受的一种材料特性，只是如何使有害程度控制在某一有效范围之内。因为使用的混凝土是多种材料组成的一种混合体，且又是一种脆性材料，在受到温度、压力和外力的作用下，都有出现裂缝的可能性。

2.混凝土裂缝的形式表现

2.1 干缩裂缝

混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。是混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果：混凝土受外部条件的影响，表面水分损失过快，变形较大，内部湿度变化较小变形较小，较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束，产生较大拉应力而产生裂缝。

2.2 塑性收缩裂缝

塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现，裂缝多呈中间宽、两端细，且长短不一，互不连贯状态。常发生在混凝土板或比表面积较大的墙面上，较短的裂缝一般长20-30cm，较长的裂缝可达2-3m，宽1-5mm。从外观分为无规则网络状和稍有规则的斜纹状或反映出混凝土布筋情况和混凝土构件截面变化等规则的形状，深度一般3-10cm，通常延伸不到混凝土板的边缘。

2.3 沉陷裂缝

沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软，或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致。或者因为模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致混凝土出现沉陷裂缝。特别是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降，致使混凝土结构产生裂缝。

2.4 温度裂缝

温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。混凝土浇注后，在硬化过程中，水泥水化产生大量的水化热。由于混凝土的体积较大，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升。而混凝土表面散热较快，这样就形成内外的较大温差。较大的温差造成混凝土内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝，这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。

3.产生裂缝的主要原因

3.1 水泥水化热

水泥在水化过程中要释放出一定的热量，而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，并随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3-5天。

3.2 外界气温变化

大体积混凝土在施工阶段，它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降，会大大增加内外层混凝土温差。应采取温度控制措施，防止混凝土内外温差引起的温度应力。

3.3 混凝土的收缩

混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。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。

4.大体积混凝土裂缝的控制做法

（1）优先选用低水化热的矿渣水泥拌制混凝土，并适当使用缓凝减水剂。科学选取材料：1）水泥的合理选取。优先选用收缩小的或具有微膨胀性的水泥。因为这种水泥在水化膨胀期（1-5d）可产生一定的预压应力，而在水化后期预压应力部分抵消温度徐变应力，减少混凝土内的拉应力，提高混凝土的抗裂能力。2）骨料的合理选取。选择线膨胀系数小、岩石弹性模量低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料，这样可以获得较小的空隙率及表面积，从而减少水泥的用量，降低水化热，减少干缩，减小了混凝土裂缝的开展。（2）在保证混凝土设计强度等级前提下，适当降低水灰比，减少水泥用。（3）掺入外加剂与掺合材料提高混凝土耐久性。1）粉煤灰。混凝土中掺用粉煤灰后，可提高混凝土的抗渗性、耐久性，减少收缩，降低胶凝材料体系的水化热，提高混凝土的抗拉强度，抑制碱集料反应，减少新拌混凝土的泌水等。这些诸多好处均将有利于提高混凝土的抗裂性能。但是同时会显着降低混凝土的早期强度，对抗裂不利。试验表明，当粉煤灰取代率超过20%时，对混凝土早期强度影响较大，对于抗裂尤其不利。2）硅粉。抗冻性：微硅粉在经过300-500次快速冻解循环，相对弹性模量隆低10-20%，而普通混凝土通过25-50次循环，相对弹性模量隆低为30-73%.早强性：微硅粉混凝土使诱导期缩短，具有早强的特性。抗冲磨、控空蚀性：微硅粉混凝土比普通混凝土抗冲磨能力提高0.5-2.5倍，抗空蚀能力提高3-16倍。3）减水剂。缓凝高效减水剂能够提高混凝土的抗拉强度，并对减少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、变形等性能起着极为重要的作用。4）引气剂。引气剂除了能显着提高混凝土抗冻融循环和抗侵蚀环境的能力外，能起着降低新拌混凝土的泌水，提高混凝土的工作度，降低混凝土的弹性模量，优化混凝土体内微观结构，提高混凝土的抗冻性能。 （4）降低混凝土的入模温度，控制混凝土内外的温差（当设计无要求时，控制在25℃以内）。（接上页）

如降低拌合水温度（拌合水中加冰屑或用地下水）；骨料用水冲洗降温，避免暴晒。（5）及时对混凝土覆盖保温、保湿材料。（6）可在基础内预埋冷却水管，通入循环水，强制降低混凝土水化热产生的温度。（7）在拌合混凝土时，还可掺入适量的微膨胀剂或膨胀水泥，使混凝土得到补偿收缩，减少混凝土的温度应力。（8）设置后浇缝。当大体积混凝土平面尺寸过大时，可以适当设置后浇缝，以减小外应力和温度应力；同时，也有利于散热，降低混凝土的内部温度。（9）大体积混凝土可采用二次抹面工艺，减少表面收缩裂缝。另外，要注重养护与现场保护。（10）合理配置构造钢筋对预防裂缝也能起到较好的效果，所以施工中应重视有关构造规定，还要注意在工程实践中积累和吸取经验。

5.结语

从目前的多数工程情况看，设计上对混凝土裂缝有一定范围。从我国的“混凝土结构设计规范《GBJ10—89）”规定看，其裂缝宽度在不同的环境下，不同的混凝土结构物其裂缝的宽度也有所不同的控制标准，允许裂缝宽度为0.2-0.3mm.完全要求保证混凝土构筑物不出现裂缝，是不可能的。所以说，对混凝土构筑物的裂缝我国规范规定在设计上有一定的允许宽度。国际上也都根据本国的特点，对混凝土的裂缝都有明确的规定，说明混凝土结构的裂缝在一定范围内是允许的，要想控制混凝土构筑物不裂缝是很难的，关键是怎么控制能让在施工中尽量小产生裂缝和把裂缝的宽度应该控制在什么范围内，能使我们在施工中不受经济损失。