关于大体积混凝土裂缝控制技术

关于大体积混凝土裂缝控制技术

张军

身份证号：64010319821113xxxx

随着我国现代化建设进程的加快，大体积混凝土在建设中的使用更加广泛，其起到的作用也越来越重要。大量的基础设施工程中大体积混凝土产生的裂缝如果处理不好，会直接影响结构的安全和正常使用。因此，分析裂缝产生的原因，并对其防治措施进行探讨，有着重要的现实意思。

1、大体积混凝土裂缝的分类

大体积混凝土内出现的裂缝按深度的不同，分为贯穿裂缝、深层裂缝、表面裂缝三种。表面裂缝主要是温度裂缝，一般危害性较小，影响外观质量；深层裂缝部分切断了结构断面，对结构耐久性产生一定危害性；贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝，最终形成贯穿裂缝。它切断了结构的断面，可能破坏结构的整体性和稳定性，其危害性是比较严重的。

2大体积混凝土产生裂缝的原因

2.1水泥水化热

水泥在水化过程中产生了大量的热量，因而使混凝土内部的温度升高，当混凝土内部与表面温差过大时，就会产生温度应力和温度变形。温度应力与温差成正比，温差越大，温度应力越大，当温度应力超过混凝土内外的约束力时，就会产生裂缝。

2.2混凝土的收缩变形

混凝土收缩变形是混凝土在浇筑结束后尚在塑性状态发生的收缩，收缩裂缝形成过程与混凝土中水分有关。混凝土在凝结过程中水分向外蒸发时会引起局部应力，因此当蒸发速率大于泌水速率时会发生局部塑性收缩开裂。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。常发生在混凝土表面积较大的面上，较短的裂缝一般长20～30cm，较长的裂缝可达2～3m，宽约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。在设计上，混凝土表层布设抗裂钢筋网片，可有效防止混凝土收缩时的裂缝。

2.3外界气温变化的影响

大体积混凝土在施工阶段，受到外界气温的影响。混凝土内部温度是由水泥水化热引起的绝热温度、浇筑温度和散热温度三者的叠加。当气温下降，特别是气温骤降，会大大增加外层混凝土与混凝土内部的温度梯度，产生温差和温度应力，使混凝土产生裂缝。

2.4内外约束条件的影响

混凝土在早期温度上升时，产生的膨胀受到约束而形成压应力。当温度下降，则产生较大的拉应力。另外，混凝土内部由于水泥的水化热而形成中心温度高，热膨胀大，因而在中心区产生压应力，在表面产生拉应力。若拉应力超过混凝土的抗拉强度，混凝土将会产生裂缝。

2.5混凝土的沉陷裂缝

用于支设混凝土的支架、支撑变形下沉会引发结构裂缝，过早拆除模板支架易使未达到强度的混凝土发生裂缝和破损。

3、大体积混凝土裂缝的防治措施

3.1施工技术准备措施

施工技术人员应重视构造钢筋对裂缝作用知识的学习和运用，应进行科学合理的混凝土搅拌、运输和浇筑，达到分层分块浇捣的目的，应对非沉陷裂缝的温差控制、大体积混凝土施工规范进行集中培训学习，加强管理人员的素能和意识。

3.2严格选择原材料、优化混凝土配合比

（1）大体积混凝土水泥水化热的大量聚集，会使混凝土内外形成较大的温差从而产生温差应力，因此应优先考虑选择水化热低、凝结时间长、收缩小、具有微膨胀的水泥。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。一般采用品质稳定强度等级符合要求的低碱硅酸盐水泥或低碱普通硅酸盐水泥。

（2）充分利用混凝土的中后期强度，尽可能降低水泥用量。在混凝土中掺入一定量的粉煤灰取代水泥，以减少混凝土中的水泥用量，降低混凝土水化热的温升，并延迟混凝土水化热。

（3）严格控制集料的级配及含泥量。如果含泥量大的话，不仅会增加混凝土的收缩，而且会引起混凝土抗拉强度的降低，对混凝土抗裂不利。一般粗骨料应选用级配合理、粒形良好、质地均匀坚固、线膨胀系数小的洁净碎石，也可采用碎卵石，不宜采用砂岩碎石。粗骨料的最大公称粒径不宜超过钢筋混凝土保护层厚度的2/3，且不得超过钢筋最小间距的3/4；细骨料一般在粒径5～25毫米之间，含泥量不大于1%。选用粒径较大、级配良好的石子配制的混凝土，和易性较好，抗压强度较高，同时可以减少用水量及水泥用量，从而使水泥水化热减少，降低混凝土温升粗骨料应选用级配合理、质地均匀坚固、吸水率低、孔隙率小的洁净天然河砂，不宜选用人工砂、山砂及海砂。砂的平均粒径宜大于0.5毫米，含泥量不大于5%。

（4）选用合适的缓凝、减水等外加剂，可以改变水泥浆体的流变性能，改变水泥及混凝土结构，对混凝土收缩有补偿功能，起到改善混凝土性能的作用。宜选用减水率高、坍落度损失小、适量引气、掺量低、与低碱水泥适应性好的外加剂，适量的外加剂能够大大改善混凝土拌和物的经时损失，延缓混凝土温升峰值的出现的时间，减小混凝土的收缩，提高混凝土的抗裂性。

（5）控制好混凝土的塌落度，不宜过大，一般在120±20mm即可。

3.3混凝土浇筑与振捣措施

采取分层浇筑混凝土，利用浇筑面散热，以大大减少施工中出现裂缝的可能性。选择浇筑方案时，除应满足每一出混凝土在初凝以前就被上一层新混凝土覆盖并振实完毕外，还应考虑结构大小、钢筋疏密、预埋管道和地脚螺栓的留设等因素的影响，采用以下几种方法浇筑：

（1）全面分层：在第一层全面浇筑完毕后，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。该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。

（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，如此以此向前浇筑其它各层。该方案适用于单位时间内要求供应的混凝土较少，结构物厚度太大而面积或长度较大的工程。

（3）斜面分层：要求斜面的坡度不大于1/3，适用于结构的长度大大超过厚度3倍的情况。混凝土从浇筑层下端开始，逐渐上移。混凝土的振捣也要适应斜面分层浇筑工艺，一般在每个斜面层的上下各布置一道震动器。

3.4混凝土的养护措施

大体积混凝土养护的关键是保持适宜的温度和湿度，以便控制混凝土内外温差，促进混凝土强度的正常发展的同时防止混凝土裂缝的产生和发展。大体积混凝土的养护，不仅要满足强度增长的需要，还要通过温度控制，防止因温度变形引起混凝土开裂。

（1）混凝土的中心温度与表面温度之间、混凝土表面温度与室外最低气温之间的差值均应小于20℃。

（2）混凝土拆模时，混凝土的表面温度与中心温度、表面温度与室外最低气温之间的差值不超过20℃。

（3）采用内部降温法来降低混凝土内外温差。内部降温法是在混凝土内部预埋水管，通入冷却水，降低混凝土内部最高温度。还有常见的投毛石法，也可以有效控制混凝土开裂。

一般预埋冷却管水管采用薄壁铁管，管径为φ32～φ48mm，水管接头采用丝扣套筒连接。在混凝土施工前，水管系统均经过通水试压，仔细检查每个接头，确保管路不漏水。在混凝土浇筑和钢筋绑扎过程中不得损坏管路，确保供水的连续性。冷却水管管路采用回旋形布置，水平管间距约1米，距离四周边缘0.75米左右，根据构件的高度来确定布置冷却水管的层数，层间距一般为1.5～2米，层数可适当加密，距离上下混凝土边缘约1.2米。冷却管与其下方的钢筋网片和竖向的支撑钢筋绑扎或点焊牢固，冷却管如与墩身钢筋发生干扰可适当调整冷却管位置，如与承台钢筋发生干扰可适当调整钢筋位置。冷却管进出水口伸出混凝土面50cm，冷却管在混凝土浇筑完成后开始通水进行冷却，冷却完毕后冷却水弃入距混凝土一定距离的环保水池内。

（4）保温法是在结构外漏的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料，在缓慢的散热过程中，保持混凝土的内外温差小于20℃，根据工程的具体情况，尽可能延长养护时间，拆模后立即回填或在覆盖保护。

（5）大体积混凝土湿润养护时间应符合规定，一般硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥养护时间不少于14天，除硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥外养护时间不少于21天，高温期湿润养护时间均不得少于28天，

3.5大体积混凝土温度测设措施

为了掌握大体积混凝土的温升和降温的变化规律，以及各种材料在各种条件下的温度影响，需要对混凝土进行温度监测控制。

测温点的布置必须具有代表性和可比性。采用预留测温孔洞方法测温时，一个测温孔只能反映一个点的数据，不应采取通过沿孔洞高度变动温度计的方法来测竖孔中不同高度位置的温度。测温孔沿浇筑的高度布置底部、中部和表面三个部位为一组，上、下管底距混凝土面15cm左右，底、中、表部位测温孔垂直间距为50cm～80cm，每组测温孔平面测点间距一般为2.5～5m。测温管的埋设长度宜比需测点深50～100㎜，测温管内应灌水，灌水深度为100～150㎜。

测温孔布设完后，要用保温材料塞住，防止外界气温影响，保证测温的准确性，所有测温孔应编号，以方便温度记录和分析。

测温孔在使用后用大于或等于混凝土要求的强度且不小于C35水泥浆充灌密实，并做好防水措施。

4、大体积混凝土裂缝的修补

当混凝土表面出现裂缝多或分布较广时，通常采用增加一层水泥砂浆或细石混凝土表层的方法进行处理。首先将裂缝附近的混凝土表面凿毛，然后延深进裂缝凿成深15毫米，宽15毫米左右的凹槽，再用钢丝刷配以高压水清洗并洒水湿润，然后刷一层水泥砂浆，再用1：2水泥砂浆分层涂抹，总控制厚度控制在10-20毫米左右，并用铁抹压密抹光。最后用水泥浆及1：2.5的水泥砂浆交替抹压4-5遍，即可形成刚性防水层，并进行覆盖，同时洒水养护。

综上所述，裂缝是混凝土实施过程中较为普遍的一个问题，必须对其深入研究，区别对待，在施工过程中应高度重视采取相应的预防处理措施，才能保证建筑物结构的稳定、安全和经久耐用。