《大体积混凝土裂缝控制技术探析》

大体积混凝土在现代工程建设中广泛应用，但裂缝问题一直是困扰其质量的关键因素。大体积混凝土裂缝的产生主要源于水泥水化热导致的内外温差、混凝土自身收缩等。在技术探析方面，首先要从原材料入手，选用低热水泥、优质骨料等，降低水化热产生的热量。配合比设计上要科学合理，保证混凝土的和易性与强度要求。施工过程中，采用分层分段浇筑方法，利于散热。同时，要做好养护工作，通过覆盖保温保湿材料，减少混凝土表面温度的散失和水分蒸发，从而有效控制裂缝的产生，确保大体积混凝土结构的耐久性和安全性。

论文关键词：混凝土；裂缝
   
    论文摘要：混凝土的应用在建设工程中无处不在，大体积混凝土一般都应用在工程重要的部位，我们必须保证其施工质量合格，不出任何纰漏，一旦大体积混凝土出现较大裂缝，对工程的损失是相当严重的。大体积水泥混凝土裂缝的控制较为复杂，裂缝的问题在实际工程中长期困扰着工程技术人员，其控制技术的研究具有重要的价值。
   
   
    1 引言
   
    混凝土按胶凝材料不同，分水泥混凝土、沥青混凝土及聚合物混凝土等；按表观密度不同，分重混凝土、普通混凝土、轻混凝土；按施工工艺不同，又分喷射混凝土、泵送混凝土、振动灌浆混凝土等；为了增强混凝土抗拉强度，人们还将水泥混凝土与其它材料复合，出现了钢筋混凝土，预应力混凝土，各种纤维增强混凝土等。目前，混凝土仍向着轻质、高强、多功能的方向发展。大体积混凝土由于水泥凝结硬化过程中释放出大量的水化热，形成较大的内外温差，当温差超过25℃时，混凝土内部的温度应力有可能超过混凝土的极限抗拉强度从而产生温度裂缝，同时混凝土降温阶段如果降温过快，由于厚板收缩，又受到强大的摩阻力，可能导致收缩贯穿裂缝。可见，温度是导致大体积混凝土裂缝产生的主要原因。
   
    2 大体积混凝土的概念
   
    我国一般的建设工程规范认为，当基础边长大于20m，厚度大于1m，体积大于400m3时称大体积混凝土；有的则认为混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m，或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大，导致裂缝的混凝土为大体积混凝土。
   
    3 大体积混凝土的主要分类
   
    大体积混凝土按照种类主要分为不含钢筋的素混凝土、含钢筋的钢筋混凝土或掺入钢纤维的钢纤维混凝土；按照要求的性能主要分为干硬性混凝土、低流态混凝土、高流态混凝土和常态混凝土等。
   
    4 大体积混凝土裂缝的主要分类
   
    4.1 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。混凝土浇筑后，在硬化过程中，水泥水化热量大，而且聚集在内部不易散发，浇筑初期混凝土内部温度显著提高，而表面散热较快，这形成较大的内外温差，混凝土内部产生压应力，而表面产生拉应力，如内外温差超过25℃，则混凝土表面会产生裂缝。在浇筑后期，当混凝土内部逐渐散热冷却产生收缩时，由受到基底或已浇筑混凝土的约束，接触处将产生很大的拉应力，当拉应力超过混凝土当时龄期的极限抗拉强度时，便会产生裂缝，甚至贯穿整个混凝土断面，危害严重。
    4.2 干缩裂缝
    混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分和用量、粗细集料的性质和用量等有关。是混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果。一般说来掌握好混凝土的配比，做好养护即可防止此类裂缝的发生。
    4.3 塑性收缩裂缝
    此种裂缝多呈中间宽、两端细，且长短不一，互不连贯状态。常发生在混凝土板或面积较大的墙面上，较短的裂缝一般长25cm左右，较长的裂缝可达3m，宽1～4mm。从外观上显现出无规则网络状或反映出混凝土布筋情况等规则的形状，深度一般2～9cm，通常延伸不到混凝土板的边缘。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气时出现，预防此种裂缝，要做好混凝土的养护工作。
    4.4 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。地质的原因多由勘察设计部门工作疏漏，施工单位又未引起重视而造成。
    5 大体积混凝土裂缝的控制技术
   
    根据相关研究，混凝土是否加入钢筋，对于控制裂缝的影响不大，裂缝的产生取决于混凝土。总的说来，其裂缝的类型一是结构型裂缝，由外荷载引起，此种情形在图纸设计时大多可避免；二是材料型裂缝，主要由温度应力和混凝土的收缩引起的，目前控制和解决的重点应是由温度应力引起的裂缝。为了控制由于上述原因造成的大体积混凝土裂缝，可以采取以下几方面措施。
    应优先选用水化热低的水泥，在满足设计强度要求的前提下，尽可能减少水泥用量。
    掺入适量的粉煤灰（掺量一般以15%～20%为宜），可提高混凝土抗渗性、耐久性，减少收缩，降低混凝土的水化热，提高混凝土抗拉强度，但同时会降低混凝土的早期强度，实践表明，当粉煤灰掺量超过20%时，对混凝土早期强度影响较大，对抗裂不利，因此要控制掺量。
    选择膨胀系数小、岩石弹性模量低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料，这样可获得较小的空隙率，从而减少水泥用量，降低水化热，减少干缩，减小了混凝土裂缝的开展。
    尽可能减少水的用量。水对混凝土具有双面作用，混凝土水化反应离不开水的存在，但多余的水贮存在混凝土内不仅会对结构的发展带来影响，而且一旦这水分损失后，凝胶体体积会收缩，如果收缩过大，就有可能在一定界面区产生微裂缝，降低混凝土内部抵抗拉应力的能力。
    用水将粗细骨料冷却，以降低混凝土的浇筑温度。
    热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，降低浇筑速度，利用浇筑层面散热。
    采用蓄水法或覆盖法进行人工降温，必要时经过计算可取得设计单位同意后可留后浇带或施工缝且分层分段浇筑。
    规定合同的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，避免混凝土表面发生急剧的温度梯度。
    施工中长期暴露的混凝土浇筑表面或薄壁结构，在寒冷季节应采取保温措施。
    合理安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露。
    制定详细的施工方案，加强混凝土凝结过程中的养护工作，对于防止表面干缩，特别是避免贯穿性裂缝很重要。
   
    6 结束语
   
    以上对大体积混凝土的裂缝控制技术进行了理论和实践上的初步探讨，在具体施工中要靠我们多观察、多比较、出现问题后多分析、多总结再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甚至避免的。 来源: 《建筑中文网》.

原文网址：http://www.pipcn.com/research/200906/12855.htm