大体积混凝土裂缝分析及防治裂缝措施
崔晓莉
摘 要：本文论述了大体积混凝土裂缝的产生原因、裂缝的类型及防治裂缝产生的措施。
关键词：大体积混凝土；裂缝；防治裂缝措施
1 引言
现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、火力发电厂汽机机座基础、冷却塔基础、水利大坝等。大体积混凝土水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝。其他因素也会导致大体积混凝土出现裂缝，影响结构安全和正常使用。所以必须从根本上分析它，来保证成品的质量。
2 大体积混凝土裂缝的原因
大体积混凝土结构裂缝的发生是由多种因素引起的。各类裂缝产生的主要影响因素有几种：一是结构型裂缝，由外荷载引起的。二是材料型裂缝，主要由温度应力和混凝土的收缩引起的。
3 大体积混凝土裂缝的主要类型
3.1 干缩裂缝
干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。水泥浆中水分的蒸发会产生干缩，且这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由于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。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。
3.2 塑性收缩裂缝
混凝土塑性收缩裂缝形成过程与混凝土的泌水有关。泌水是指混凝土浇筑捣实后尚未凝结硬化之前，从外表看在混凝土的浇筑面上山现一层清水或者从模扳缝中渗出部分水的一种现象。泌水使混凝土的体积缩小，促成了混凝土塑性裂缝的产生。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等等。
3.3 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。或者因为模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致。特别是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降，致使混凝土结构产生裂缝。
3.4 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，水泥水化产生大量的水化热。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。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，这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中当温差变化较大，或者是混凝土受到寒潮的袭击等，会导致混凝土表面温度急剧下降，而产生收缩。
4 裂缝的防治措施
4.1 设计措施
4.1.1. 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、低热和高极拉值的抗裂混凝土。
4.1.2. 增配构造筋提高抗裂性能。配筋应采用小直径、小间距。
4.1.3. 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取加强措施。
4.1.4. 在易裂的边缘部位设置暗梁，提高该部位的配筋率，提高混凝土的极限拉伸。
4.1.5. 在结构设计中应充分考虑施工时的气候特征，合理设置后浇带。
4.2 施工措施
4.2.1. 严格控制骨料级配和含泥量
选用10.40mm连续级配碎石，细度模数2.80-3.00的中砂。砂、石含泥量控制在1%以内，并不得混有有机质等杂物，杜绝使用海砂。
4.2.2. 选择适当外加剂
可根据设计要求，混凝土中掺加一定用量外加剂，如防水剂、膨胀剂、减水剂、缓凝剂等外加剂。
4.2.3. 选择优化配合比
选用良好级配的骨料，严格控制砂石质量，降低水灰比，并在混凝土中掺加粉煤灰和外加剂等，以降低水泥用量，减少水化热，以降低混凝土温升，从而可以降低混凝土所受的拉应力。
4.2.4 严格控制混凝土入模温度
大体积混凝土最好选在春秋季施工，以降低入模温度，既是在夏季施工最好采取有效措施降低入模温度，再者浇筑混凝土时最好不要让混凝土在太阳下直接爆晒。施工过程中应对碎石洒水降温，保证水泥库通风良好，自来水预可先放入地下蓄水池中降温。
4.2.5. 改进施工技术
施工时加强插筋位置的振捣、抹压、养护。由于钢筋是热的良导体，易产生大的温度梯度，这是裂缝产生的一个主要环节。同时加强初凝前的抹压，以消除初期裂缝，并加强早期养护，提高混凝土抗拉强度。
4.2.6. 加强混凝土浇筑后的养护
混凝土浇筑后，应尽快回填土--土是混凝土最好的养护材料之一。目前这是混凝土保温保湿养护的最有效方法，对预防裂缝是非常有益的。如采用蓄水法保温养护，在混凝土施工期间可通入冷却循环水，以便加快承台内部热量的散发。如采用内散外蓄综合养护措施，可有效降低混凝土的温升值，且可大大缩短养护周期，对于超厚大体积混凝土施工尤其适用。
5 结语
大体积混凝土结构的裂缝会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，为避免或减少裂缝对结构产生的危害，采用有效的设计措施，紧抓施工环节，严控施工过程，方能确保工程质量。
参考文献
[1] 《大体积混凝土温度应力于温度控制》 朱伯芳 中国电力出版社
[2] 《混凝土结构裂缝防治技术》 张雄 化学工业出版社
摘 要：本文论述了大体积混凝土裂缝的产生原因、裂缝的类型及防治裂缝产生的措施。
关键词：大体积混凝土；裂缝；防治裂缝措施
1 引言
现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、火力发电厂汽机机座基础、冷却塔基础、水利大坝等。大体积混凝土水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝。其他因素也会导致大体积混凝土出现裂缝，影响结构安全和正常使用。所以必须从根本上分析它，来保证成品的质量。
2 大体积混凝土裂缝的原因
大体积混凝土结构裂缝的发生是由多种因素引起的。各类裂缝产生的主要影响因素有几种：一是结构型裂缝，由外荷载引起的。二是材料型裂缝，主要由温度应力和混凝土的收缩引起的。
3 大体积混凝土裂缝的主要类型
3.1 干缩裂缝
干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。水泥浆中水分的蒸发会产生干缩，且这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由于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。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。
3.2 塑性收缩裂缝
混凝土塑性收缩裂缝形成过程与混凝土的泌水有关。泌水是指混凝土浇筑捣实后尚未凝结硬化之前，从外表看在混凝土的浇筑面上山现一层清水或者从模扳缝中渗出部分水的一种现象。泌水使混凝土的体积缩小，促成了混凝土塑性裂缝的产生。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等等。
3.3 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。或者因为模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致。特别是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降，致使混凝土结构产生裂缝。
3.4 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，水泥水化产生大量的水化热。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。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，这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中当温差变化较大，或者是混凝土受到寒潮的袭击等，会导致混凝土表面温度急剧下降，而产生收缩。
4 裂缝的防治措施
4.1 设计措施
4.1.1. 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、低热和高极拉值的抗裂混凝土。
4.1.2. 增配构造筋提高抗裂性能。配筋应采用小直径、小间距。
4.1.3. 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取加强措施。
4.1.4. 在易裂的边缘部位设置暗梁，提高该部位的配筋率，提高混凝土的极限拉伸。
4.1.5. 在结构设计中应充分考虑施工时的气候特征，合理设置后浇带。
4.2 施工措施
4.2.1. 严格控制骨料级配和含泥量
选用10.40mm连续级配碎石，细度模数2.80-3.00的中砂。砂、石含泥量控制在1%以内，并不得混有有机质等杂物，杜绝使用海砂。
4.2.2. 选择适当外加剂
可根据设计要求，混凝土中掺加一定用量外加剂，如防水剂、膨胀剂、减水剂、缓凝剂等外加剂。
4.2.3. 选择优化配合比
选用良好级配的骨料，严格控制砂石质量，降低水灰比，并在混凝土中掺加粉煤灰和外加剂等，以降低水泥用量，减少水化热，以降低混凝土温升，从而可以降低混凝土所受的拉应力。
4.2.4 严格控制混凝土入模温度
大体积混凝土最好选在春秋季施工，以降低入模温度，既是在夏季施工最好采取有效措施降低入模温度，再者浇筑混凝土时最好不要让混凝土在太阳下直接爆晒。施工过程中应对碎石洒水降温，保证水泥库通风良好，自来水预可先放入地下蓄水池中降温。
4.2.5. 改进施工技术
施工时加强插筋位置的振捣、抹压、养护。由于钢筋是热的良导体，易产生大的温度梯度，这是裂缝产生的一个主要环节。同时加强初凝前的抹压，以消除初期裂缝，并加强早期养护，提高混凝土抗拉强度。
4.2.6. 加强混凝土浇筑后的养护
混凝土浇筑后，应尽快回填土--土是混凝土最好的养护材料之一。目前这是混凝土保温保湿养护的最有效方法，对预防裂缝是非常有益的。如采用蓄水法保温养护，在混凝土施工期间可通入冷却循环水，以便加快承台内部热量的散发。如采用内散外蓄综合养护措施，可有效降低混凝土的温升值，且可大大缩短养护周期，对于超厚大体积混凝土施工尤其适用。
5 结语
大体积混凝土结构的裂缝会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，为避免或减少裂缝对结构产生的危害，采用有效的设计措施，紧抓施工环节，严控施工过程，方能确保工程质量。
参考文献
[1] 《大体积混凝土温度应力于温度控制》 朱伯芳 中国电力出版社
[2] 《混凝土结构裂缝防治技术》 张雄 化学工业出版社
