大体积混凝土裂缝产生的原因及预防措施-建筑设计论文发表

大体积混凝土裂缝产生的原因及预防措施
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【摘要】混凝土裂缝在建筑工程项目中很常见，尤其是一些大体积混凝土的浇筑过程中，由于各种原因很容易产生裂缝，从而给工程质量造成了一定的影响。本文对近年来所从事大体积混凝土施工裂缝产生的原因进行了分析并提出了预防措施。
【关键词】大体积混凝土裂缝产生原因预防措施

混凝土裂缝产生的原因很多，有变形引起的裂缝：如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝；有外载作用引起的裂缝；有养护环境不当和化学作用引起的裂缝等等。而大体积混凝土在施工过程中产生裂缝的原因大概有以下几个方面：
1.水泥水化热。水泥水化过程中放出大量的热，当水泥用量在345～560kg/m3，每立方米混凝土将释放出17500～27500kJ的热量，从而使混凝土内部温度升达70℃左右甚至更高。这种现象主要集中在浇筑后的2-4天左右，从而使混凝土内部温度升高。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（实践证明当混凝土本身温差达到25℃～26℃时，混凝土内便会产生大致在10MPa左右的拉应力）。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。
2.混凝土的收缩。混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收缩，且这种收缩是不可逆的。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。
　　3.外界气温、湿度变化。大体积混凝土结构在施工期间，外界气温的变化对裂缝的产生有着很大的影响。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也就会愈高；如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温度梯度。
根据大体积混凝土裂缝产生的原因，实际的工作中我们可以采取的有效预防措施主要有以下几个方面：
1.设计阶段可以采取的措施
　　（1）优化设计混凝土配合比。在保证混凝土具有良好工作性的前提下，尽可能降低混凝土的单位用水量。同时可以采取高粉煤灰掺量、低砂率、低坍落度、低水胶比的设计准则，生产出“高强、高韧、中弹、低热和高抗拉值”的抗裂混凝土。掺减水剂（水泥用量的0.25%），可延迟水化热释放速度，热峰也有所降低，可以缓凝，在大体积混凝土中可以避免冷接缝，提高工作性及流动性，对收缩及抗拉强度几乎没有影响。掺粉煤灰能改善混凝土的粘塑性，还可降低水化热约15%（掺水泥用量的15%）。
　　（2）应采用小直径、小间距的配筋方式配置构造筋，全截面的配筋率应为0.3%～0.5%。
　　（3）在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施，以避免结构突变产生集中应力。
　　（4）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。
　　2.施工阶段可以采取的措施
（1）施工材料控制：
1）选用水化热低的水泥品种。水泥应尽量选用水化热低、凝结时间长的水泥，优先采用硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、大坝水泥、矿渣硅酸盆水泥、粉煤灰硅酸盆水泥、火山灰质硅酸盐水泥等。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。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可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。适当掺加粉煤灰。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，抑制碱骨料反应，减少新拌混凝土的泌水等。
　　 2）选择级配良好的骨料。骨料在大体积混凝土中所占比例一般为混凝土绝对体积的80%～83%，因此大体积混凝土的骨料控制粗骨料宜采用连续级配，细骨料宜采用中砂。粗骨料应选取粒径大、强度高、级配好的骨料，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，减小混凝土裂缝的开展。另外还可以考虑在大体积混凝土中掺加坚实无裂缝、冲洗干净、规格为150～300mm的大块石。掺加大块石不仅减少了混凝土总用量，降低了水化热，而且石块本身也吸收了热量，使水化热能进一步降低，对控制裂缝有一定好处。
（2）施工方法的控制：
1）改善约束条件，削减温度应力。在大体积混凝土基础与垫层之间可设置滑动层，如技术条件许可，施工时宜采用刷热沥青作为滑动层，以消除嵌固作用，释放约束应力。
2）大体积混凝土施工时内部应适当预留一些孔道，在内部通循环冷水或冷气冷却，降温速度不应超过0.5℃～1.0℃/h.对大型设备基础可采用分块分层浇筑（每层间隔时间5～7d），分块厚度为1.0～1.5m，以利于水化热散发和减少约束作用。
3）当混凝土浇筑在岩石地基或厚大的混凝土垫层上时，在岩石地基或混凝土垫层上铺设防滑隔离层（浇二度沥青胶、撒铺5mm厚砂子或铺二毡三油），将底板高低起伏和截面突变处做成渐变化形式，以消除或减少约束作用。
4）加强对混凝土的振捣，提高密实度和抗拉强度。浇筑完毕后，要及时排除表面积水，并进行一次抹面作业，防止早期收缩裂缝的出现。
5）混凝土浇筑后，在混凝土表面用土工布进行覆盖保温，并洒水养生，使混凝土缓慢降温、缓慢干燥，减少混凝土内外温差。
结论
　　混凝土裂缝在建筑工程项目中很常见，尤其是一些大体积混凝土的浇筑过程中，由于各种原因很容易产生裂缝，它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力，而且会引起钢筋的锈蚀，降低材料的耐久性，从而给工程质量造成了一定的影响。因此我们有必要对大体积混凝土裂缝进行认真研究，并在施工中采取各种有效的预防措施来预防大体积混凝土裂缝的出现和发展，保证建筑物和构件安全、稳定地工作。