谈大体积钢筋混凝土裂缝成因及控制措施

郭秋明

【摘要】混凝土结构工程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砼裂缝是砼工程成败的关键。本文分析了大体积砼裂缝产生的原因，概括介绍了防止裂缝发生的措施，为大体积砼施工及控制提供一定指导意义。

【关键词】大体积混凝土；裂缝成因；裂缝控制

1 大型混凝土的基本定义

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，外界气温的变化对防止大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热等各种温度叠加之和组成。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，温度应力是由于温差引起温度变形造成的，温差越大，温度应力越大，极其容易引发混凝土开裂。

2.3混凝土收缩的影响

混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。在大体积砼（特别是泵送大液态砼）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，砼浇筑后，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，砼早期强度又低，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很多种，主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，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

在大体积砼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。选用抗裂性能好的水泥（低碱、低比表面积）和矿物掺合料（磨细矿渣比表面积较大时，宜与粉煤灰复合使用，尽量避免使用硅灰）；注意水泥质量的稳定性；优先采用525R普通水泥、425R普通水泥等高标号水泥，以减少水泥用量；选用低热水泥，减少水化热，降低混凝土的温升值。

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，还可以减少砼收缩和泌水现象。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，对砼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

砼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。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，减少砼空隙，改善石子与砂浆的界面强度，提高砼密实度和耐久性，又可代替部分水泥，减少水化热。选用高效缓凝减水剂，不仅降低单位水泥用量，降低水化热，而且还可延迟水化热释放速度使缝制降低。。

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。为提高砼表面抗裂性，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

细致分析混凝土集料的配比，控制混凝土的水灰比，减少混凝土的坍落度，合理掺加塑化剂和减水剂；采用综合措施控制混凝土的入模温度；根据工程特点可减少用水量，减少水化热和收缩；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；根据工程特点，可采用UEA补偿收缩混凝土技术；对于高强混凝土，应尽量采用中热微膨胀水泥，掺超细矿粉和膨胀剂，使用高效减水剂，通过试验掺加粉煤灰，掺量15%～50%；采用塑料薄膜覆盖养护，塑料薄膜内有凝结水为限，保持浇筑后的湿润状态.

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。

砼浇筑后，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，砼表面应采用保温措施，以防寒潮袭击。对薄壁结构要适當延长拆模时间，使之缓慢降温。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。浇筑后控制砼与大气温差在25℃以内，砼本身温差在20℃以内，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，使砼缓慢的降温，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

大体积混凝土结构的施工技术与措施直接关系到砼结构的使用性能。我们通过研究发现，对于大体积砼裂缝，应以预防为主，根据实际情况采用有效措施，就能使施工质量得到保证。虽然大体积砼容易产生裂缝，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砼裂缝的产生，从而保证施工质量。

参考文献

[1]段峥.现浇大体积混凝土裂缝的成因和防治.混凝土，2003，（5）；48.

[2]李晓颖.大体积混凝土温度裂缝的控制和温度监测J. 山西建筑，2007，33（6）：145-146.

[3]张福军.大体积混凝土裂缝原因及处理技术措施[J].科技咨询导报，2007，（11）.

[4]白石夯，蔡建营.大体积混凝土裂缝成因分析与控制.福建建材，2008，106（5）：94-95.