浅谈大体积钢筋混凝土裂缝成因及控制措施赵海林

浅谈大体积钢筋混凝土裂缝成因及控制措施赵海林

赵海林

黑龙江省东方市政建设开发集团公司佳木斯154000

摘要：混凝土结构在施工和使用过程中会出现不同程度、不同形式的裂缝。裂缝会影响混凝土的整体性、防水性和耐久性，因此如何有效地控制混凝土裂缝是混凝土工程成败的关键。本文分析了大体积混凝土裂缝产生的原因，提出防止裂缝发生的措施。

关键词：大体积混凝土；裂缝成因；裂缝控制

1.大体积混凝土的基本定义

日本建筑学会标准JASSA规定：“结构断面最小尺寸在80cm以上，水化热影响的混凝土内最高温度与外界温度之差，预计超过25℃的混凝土，称为大体积混凝土。”美国混凝土协会ACI对大体积混凝土的定义：“体积大到必须对水泥的水化热及其带来的相应体积变化采取措施，才能尽量减少开裂的一类混凝土。”由此可见，大体积混凝土是指：混凝土结构尺寸要求采取一定的措施处理温差、干缩、沉降等的变化，正确合理的减少或消除变形变化引起的内应力，且把裂缝控制到最小的现浇混凝土。

2.混凝土裂缝产生的原因分析

2.1水泥水化热的影响

水泥在水化工程中要释放一定的热量，而大体积混凝土结构断面较厚，表面系数相对较小，所以水泥放出的热量聚集在结构内部不易散失。混凝土内部的水化热无法及时散发出去，以至于越积越高，使内外温差增大，混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土的极限强度时混凝土表面就会产生裂缝。

2.2外界环境气温的变化

大体积混凝土在施工阶段，它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降，会大大增加内外层混凝土温差，温差越大，温度应力（温度应力是由于温差引起温度变形造成的）越大，极其容易引发混凝土开裂。同理，在高温条件下，大体积混凝土不易散热，内外温差也较大。因此，应采取温度控制措施，防止混凝土内外温差引起的温度应力。

2.3混凝土收缩的影响

混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必须的，而约80%的水分是要蒸发的。多余的水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。

在大体积混凝土（特别是泵送大液态混凝土）中这种由于收缩引起的裂缝相当多。主要原因是振捣不密实、沉实不足，或者骨料下沉，表层浮浆过多，混凝土浇筑后，没有及时抹压实（特别是初凝前的二次拌压），且表面覆盖不及时，受风吹日晒，表面水分散失快，产生干缩，混凝土早期强度又低，不能抵抗这种变形而开裂。

2.4其他因素的影响

混凝土产生裂缝的原因有还有很多种，结构不合理，原材料不合格（如碱-骨料反应），模板变形，基础不均匀沉降等。

3.防止产生裂缝的措施

大体积混凝土的开裂主要是水化热使混凝土温度升高引起的，所以采用适当的措施控制混凝土温度和温度变化速度，在一定范围内就可以避免出现裂缝。

3.1严格控制原材料的质量

3.1.1选择合适水泥和严格控制水泥用量

在大体积混凝土施工过程中应尽量选用水化热低和安定性好的水泥，优先采用中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等。在满足强度要求的前提下尽量降低水泥用量的方法来降低混凝土的绝对升温值，这样可以使混凝土浇筑后的内外温差和降温速度控制的难度降低。为保证减少水泥用量后的混凝土的强度和坍落度不受损失，可湿度增加活性细掺料替代水泥。

3.1.2严格控制骨料级配和含泥量

骨料质量最重要的是粒形，颗粒级配，吸水率和线膨胀系数等性质，其中石子的粒形甚至比级配还重要。砂子的细度模数大而级配很差时，影响很大。骨料含水率的检测和温度、湿度的控制也很重要。

选用粗骨料时，尽量选用粒径较大，质量优良。级配良好，含泥量少的石子。既可以减少用水量，也可以相应减少水泥用量，还可以减少混凝土收缩和泌水现象。优先选用4~40mm连续级配碎石。

选用细骨料时，采用平均粒径较大、含泥量少的中粗纱，从而降低混凝土的干缩，减少水化热量，对混凝土的裂缝控制有重要作用。选用细度模数2.80~3.00的中砂，砂石含泥率控制在1%以内，并不得混有其他有机物杂质，禁止使用海砂。

3.1.3选择适当的外加剂

混凝土中掺加一定用量外加剂，如掺加适量粉灰，既可以改善混凝土的工作性能，减少混凝土的用水量，减少泌水和离析现象，减少混凝土空隙，改善石子与砂浆的界面强度，提高混凝土密实度和耐久性，又可代替部分水泥，减少水化热。

3.2设计控制

3.2.1配合比的确定

精心设计混凝土配合比，在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能地降低混凝土的单位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水胶比）、二掺（掺高效减水剂和高性能引气剂）、一高（高粉煤灰掺量）”的设计准则，生产出高强、高韧性、中弹、低热和高抗拉值的抗裂混凝土。

3.2.2配筋率的控制

增配构造筋提高抗裂性能，配筋采用小直径、小间距、全截面的配筋率应控制在0.3%~0.5%之间。

3.2.3集中应力的控制

避免结构突变产生应力集中，在易产生应力集中的薄弱环节采用加强措施，如加埋适当预埋件。为提高混凝土表面抗裂性，可以在面筋上加设铁丝网或小直径钢筋网。

3.3施工控制措施

加强混凝土的浇筑振捣，提高密实度；混凝土尽量晚拆模，拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上；采用两次振捣技术，改善混凝土的强度，提高抗裂性。

3.4混凝土养护阶段的温度控制

大体积混凝土的养护是一个很重要的环节，加强早期养护，提高混凝土抗拉强度。混凝土浇筑后，表面及时用草垫、草袋或锯屑覆盖，并洒水养护；深基坑可采用灌水养护法。在夏季应适当延长养护时间；在寒冷的季节，混凝土表面应采用保温措施，以防寒潮袭击。拆模时块体中部和表面温度温差控制不大于20℃，以防止急剧冷却造成表面裂缝。

加强养护过程中的测温工程，发现温差过大，及时覆盖保温保湿，使混凝土缓慢的降温，缓慢的收缩，以有效降低约束应力，提高结构抗拉能力。

4.结语

虽然大体积混凝土容易产生裂缝，但大量成功的工程实例表明，在优化配合比设计，改善施工工艺，如施工过程控制，做好温度监测工作及加强养护等方面的有效措施。坚持严谨的施工组织管理就完全可以控制和减少大体积混凝土裂缝的产生。

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