浅析大体积混凝土裂缝产生原因及其控制措施-建筑设计论文发表

浅析大体积混凝土裂缝产生原因及其控制措施
陈晓颍
摘要：由于大体积混凝土本身具有的特点，我们对其在施工过程中产生裂缝的原因进行了概要分析，并从不同方面提出了对裂缝的预防控制措施。
引言
随着我国城市建设的快速发展，大型建筑工程在城市建设中
越来越多，高层建筑中的箱型基础或筏板基础以及人防工程中的顶板、外围墙体，水利工程中的桥梁、大坝等在施工中大部分为大体积混凝土，而大体积混凝土施工中普遍会遇到裂缝控制问题，这是因为混凝土体积大，聚集的大量水化热会导致混凝土内外散热不均匀，混凝土内部会产生较大的温度应力并很可能导致裂缝产生，最终为工程结构埋下严重质量隐患。因此，大体积混凝土（混凝土结构实体最小尺寸等于或大于1m或水泥水化热引起的混凝土内外温差过大容易发生裂缝的混凝土结构）施工中应严格控制裂缝产生和发展，以保证工程质量。
裂缝类型及裂缝产生原因
大体积混凝土结构裂缝主要包括收缩裂缝、温差裂缝。
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。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。
干缩收缩是混凝土收缩的一个主要来源。一般多在混凝土硬化过程中，由于混凝土失水干燥，引起体积收缩变形，产生干缩裂缝，水泥用量和水灰比越大，其干燥收缩变形也越大，混凝土保湿养护不到位，则会使混凝土早期收缩加剧。
塑性收缩也是大体积混凝土收缩的一个主要来源。一般多在混凝土浇筑后，还处于塑性状态时，由于天气炎热，蒸发量大，大风或混凝土本身水化热高等原因，而产生裂缝，此表面裂缝为不规则裂缝。出现裂缝以后，混凝土体内的水分蒸发进一步加快，于是裂缝迅速扩展。所以混凝土浇筑后需要及早覆盖养护。混凝土初凝前应做收水及二次搓毛压平措施。
1.2温差裂缝
混凝土内部和外部的温差过大会产生裂缝。温差裂缝产生的主要原因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。通常情况下，大体积混凝土当混凝土内部与表面温差超过25℃，混凝土表面温度与环境温度超过15℃时，最高浇筑温度大于28℃ 且混凝土断面温度变化梯度较大时，易出现水化热裂缝。温差产生的裂缝主要发生在混凝土浇筑初期，一般产生在混凝土浇筑后的第3天及在拆模前后，但最严重的是水化热引起的内外温差。
2.裂缝的控制措施
2.1设计措施
（1）优化设计混凝土配合比。混凝土的优化设计主要是在满足混凝土强度要求的情况下，使混凝土具有良好的和易性和抗裂性。因此应尽可能采用最小水泥用量原则，采用低砂率、低坍落度、适当水胶比0.4～0.55、掺入高效减水剂、掺入一定粉煤灰的设计准则。
（2）大体积混凝土在凝固时释放大量水化热，以及采用泵送混凝土结构，混凝土的收缩相对很大，特别容易产生裂缝。设计时应考虑多增配构造筋，提高抗裂性能，并应在易裂的边缘部位设置暗梁，提高该部位的配筋率，提高混凝土的极限抗拉强度。
(3)预先考虑设置温度收缩后浇带是控制混凝土收缩裂缝的有效措施。收缩后浇带将结构整体分割为长度不超过30米的相对独立部分，待混凝土浇筑2个月以后早期收缩已基本完成，再用后浇混凝土将其填补而形成整体，后浇带宽度一般为700～1000mm。
2.2原材料控制措施
（1）水泥是混凝土中最主要的胶凝材料，水泥的强度，生产厂家和水泥碱含量均会对水泥的开裂性能产生影响，相同强度等级的水泥，随着碱含量的增加，开裂时间有缩短的趋势。因此对早强水泥、含碱量较大水泥和细度较细水泥尽量少用。应尽量选用低热或中热水泥，或利用混凝土的后期强度以降低水泥用量，减少水化热。在条件许可的情况下，应优先选用收缩性小的或具有微膨胀性的水泥。
（2）适当掺加粉煤灰。混凝土中掺用粉煤灰后，可以改善和易性，减少水泥用量，提高混凝土的抗渗性、耐久性、减少收缩，降低水化热，提高混凝土的抗裂性能，粉煤灰的掺量以20%～30%为宜。
（3）选择级配良好的骨料。骨料是混凝土中主要组成材料，在混凝土中起骨架作用。其级配越好，所组成的混凝土骨架越稳定，抗裂性能越好，水泥用量越少。一般来说，可以选用几种粒径不同的粗骨料进行骨料级配优化，选择紧密密度最大的级配为最佳级配，细骨料尽量采用中砂，严格控制砂的含泥量在1.5%以内。
（4）混凝土中加入一些纤维和有机聚合物乳液或粉末等可提高混凝土的抗裂性能。
2.3施工控制措施
施工阶段是混凝土结构产生裂缝的重要过程和阶段，在结构施工中应尽可能采取有效的技术措施控制裂缝，使结构裂缝尽量减少或消除。
（1）降低大体积混凝土的入模温度，控制混凝土内外的温差，当设计无要求时，控制在25℃以下，降低拌和水温度，拌和水中加冰屑或用地下水，骨料用水冲洗降温，避免曝晒，混凝土泵送时，可在水平及垂直泵管上加盖草垫并浇冷却水。
（2）大体积混凝土施工时内部应适当预留一些孔道，预埋冷却水管，在内部通循环冷水或冷气冷却，将混凝土内部热量带出，进行人工导热。
（3）厚大体积混凝土浇筑时，为保证结构的整体性和施工的连续性，可采用分层浇筑，采用分层浇筑时，应保证下层混凝土初凝前将上层混凝土浇筑完毕。
（4）加强混凝土的浇灌振捣，提高密实度，尽量采用两次振捣技术，改善混凝土强度，提高抗裂性。尽可能晚拆模，拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上。
（5）为了确保新浇筑的混凝土有适宜的硬化条件，防止在早期由于干缩而产生裂缝，大体积混凝土浇筑完毕后应在12h以内加以覆盖和浇水，普通硅酸盐水泥拌制的混凝土养护时间不得少于14d，矿渣水泥、火山灰水泥等拌制的混凝土养护时间不少于21d。
（6）严格控制钢筋的保护层厚度，钢筋保护层过大或过小除了能影响混凝土构件的受力性能外，还会造成该部位产生裂缝。施工过程中应该采取有效的措施来保证各类钢筋的保护层厚度满足规范要求。
3.结束语
大体积混凝土裂缝产生的原因很多，但只要我们在平常施工中多观察，多思考，多比较，严格按规范规定施工，认真积极地探索裂缝产生的原因，在设计、原材料、施工等方面及早采取相应的预防控制措施，就能有效地控制大体积混凝土结构的裂缝，避免由于混凝土裂缝给工程建设带来不必要损失。
参考文献：
[1]《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）
[2]《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB5000-2001）
[3]《建筑工程裂缝防治指南》（中国建筑工业出版社）
[4]《房屋建筑工程管理与实务》(中国建筑工业出版社)