浅谈大体积混凝土开裂及防裂措施

任国栋

大连统顺建设工程有限公司

摘要：大体积混凝土结构的施工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开裂的原因以及掌握应对此类问题所采取的相应措施,那么实际生产当中就很难保证施工质量。本文就从大体积混凝土裂缝产生原因和防裂措施进行探讨。

关键词：大体积混凝土，裂缝原因，防裂措施

一、前言

近年来，随着国民经济和建筑技术的发展，建筑规模的不断扩大，大型现代化技术设施或构筑物的不断增多，混凝土结构以其材料廉价物美，施工方便，承载力大，可装饰强等特点，日益受到人们的欢迎。于是大体积混凝土逐渐成为构成大型设施或构筑物主体的重要组成部分。在大体积混凝土施工中，由于混凝土建构筑物的设计强度等级的提高，水泥等胶凝材料细度的提高，各种外加剂的掺入，用水量的减少，使大体积混凝土施工过程中因水泥水化热产生的温度应力或由于混凝土干燥收缩而产生的收缩应力的变化引起混凝土体积变形而产生裂缝的防控问题更为突出。这就提出了大体积混凝土开裂的问题，开裂问题是在工程建设中带有一定普遍性的技术问题，裂缝一旦形成，特别是基础贯穿裂缝出现在重要的结构部位，危害极大，它会降低结构的耐久性，削弱构件的承载力，同时会可能危害到建筑物的安全使用。所以如何采取有效措施防止大体积混凝土施工中出现有害裂缝已经成为大体积混凝土施工中的关键技术问题。

二.大体积混凝土裂缝形成的原因，主要有以下几个方面

1.塑性裂缝

塑性裂缝在结构表面出现，又称龟裂，产生的原因大致有：(1)混凝土不及时养护，表面游离水分蒸发过快，产生急剧的体积收缩而产生裂缝；(2)使用收缩过大的水泥；(3)水灰比过大也可产生此类裂缝。

2.干缩裂缝

干缩裂缝是表面性的，宽度较细，其走向纵横交错，没有规律，产生的原因有：(1)混凝土成型后养护不当，由于混凝土收缩而产生表面开裂；(2)采用含泥量大的粉砂配制混凝土；(3)混凝土过度振捣；(4)混凝土构件长期露天堆放。

3.温度裂缝

温度裂缝的形成是多样的，表面温度裂缝无一定规律性，深进的和贯穿的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行，裂缝沿全长分段出现，中间较密。温度裂缝多发生在施工期间，产生的原因有：(1)表面温度裂缝多由温差较大引起，混凝土结构在硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度上升，使表面和内部温差较大，使混凝土表面收缩而产生裂缝；(2)深进的和贯穿的温度裂缝大多由于结构温差较大，受到外界的约束而引起的。

4.施工方面

(1)混凝土施工过程中由于过分振捣和抹干压光，引起混凝土的塑性收缩产生裂缝；(2)在施工过程中，由于工艺不当，致使支座处钢筋下陷，使板面沿梁支座处产生裂缝；过早拆模，或者在混凝土未达到规定时间就上荷载，造成混凝土板的弹性变形，当混凝土早期强度较低时承受弯拉等复合应力，导致混凝土板产生断裂缝；(3)后浇带施工不慎时未留下伸缩缝、板的后浇带支撑模板时间不够、疏松混凝土未彻底凿除等都可造成板面的裂缝；(4)在混凝土板内铺设的安装水电线路套管铺设不当，保护层不足，造成板面沿管线长度方向产生裂缝。

三、防止裂缝的措施

1、优选原材料

（1）水泥的选用尽量选用低热或中热水泥，减少水泥用量。大体积钢筋混凝土引起裂缝的主要原因是水泥水化热的大量积聚，使混凝土出现早期升温和后期降温，产生内部和表面的温差。减少温差的措施是选用中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，在掺和泵送或粉煤灰时也可选用矿渣硅酸盐水泥。再有，可充分利用混凝土后期强度，以减少水泥用量。改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水剂来减少水泥用量，降低水化热。

（2）掺加粉煤灰为了减少水泥用量，降低水化热并提高和易性，我们可以把部分水泥用粉煤灰代替，掺入粉煤灰主要有以下作用：一是由于粉煤灰中含有大量的硅、铝氧化物，其中二氧化硅含量40%-60%，三氧化二铝含量17%-35%，这些硅铝氧化物能够与水泥的水化产物进行二次反应，是其活性的来源，可以取代部分水泥，从而减少水泥用量，降低混凝土的热胀；二是由于粉煤灰颗粒较细，能够参加二次反应的界面相应增加，在混凝土中分散更加均匀；三同时，粉煤灰的火山灰反应进一步改善了混凝土内部的孔结构，使混凝土中的总的孔隙率降低，孔结构进一步的细化，分布更加合理，使硬化后的混凝土更加致密，相应收缩值也减少。

2、合理浇筑与振捣

浇筑方案,除应满足每一处混凝土在初凝以前就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。采用这种方案,适用于结构的平面尺寸不宜太大,施工时从短边开始,沿长边推进比较合适。必要时可分成两段,从中间向两端或从两端向中间同时进行浇筑。

（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。由于总的层数较多,所以浇筑到顶后,第一层末端的混凝土还未初凝,又可以从第二段依次分层浇筑。这种方案适用于单位时间内要求供应的混凝土较少,结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。

3、有效养护

实践证明，混凝土常见的裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，其主要原因是温度梯度造成寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。从温度应力观点出发，保温应达到下述要求：

1）防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度，防止表面裂缝。

2）防止混凝土超冷，应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳度。

3）防止老混凝土过冷，以减少新老混凝土间的约束。

混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿条件，以达到两个方面的效果，一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩。一方面使水泥水化作用顺利进行，以期达到设计的强度和抗裂能力。适宜的温湿度条件是相互关联的。混凝土的保温措施常常也有保湿的效果。从理论上分析，新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有余。但由于蒸发等原因常常引起水分损失，从而推迟或妨碍水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期，在施工中应切实重视起来。

四、结语

随着建筑、水利、电力、冶金、石化等行业超大型生产设备的发展，大体积混凝土施工工程也越来越多。大体积混凝土的体积比较大，容易产生裂缝，对工程建设造成了巨大的影响，本文对大体积混凝土裂缝产生的主要原因进行了深入而又积极的分析，并在此基础上对防止裂缝提出了相关措施，希望对大体积混凝土工程施工有一定的参考作用。