浅析大体积混凝土的裂缝控制
关键词：大体积混凝土裂缝产生原因 ；预防 ；控制 ；施工措施
一 前言
随着现代社会不断发展，高层建筑越来越多，体形越来越复杂，由于混凝土抗拉强度低、韧性差，以及在结硬过程中会产生收缩，因此混凝土结构很容易产生各种裂缝。大量的大体积混凝土的出现，对施工提出了更高的要求。如果由于设计，施工不当，会使大体积混凝土结构产生裂缝，导致渗漏，影响结构的耐久性,结构安全度降低，使建筑物不能正常使用。所以大体积混凝土的裂缝控制成为施工的主要问题，必须从根本上进行分析，来保证施工的质量。
二 大体积混凝土结构裂缝产生的主要原因
1 水泥水化热引起的裂缝
高层建筑的基础，通常体积比较大，一般实体最小尺寸大于或等于1m。由于混凝土体积大，表面系数相对较小，所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。以至于越积越高，使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热，与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热，实际上内部的最高温度，多数发生在浇筑后的最初3~5天。水泥水化反应后，反应产物的体积与剩余自由水体积之和小于反应前水泥矿物体积与水体积之和，就会形成水化反应收缩。
2 混凝土收缩引起的裂缝
混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收缩。混凝土在不受外力的情况下的这种自发变形，受到外部约束时（支承条件、钢筋等），将在混凝土中产生拉应力，使得混凝土开裂。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化，后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。如果混凝土收缩后，再处于水饱和状态，还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化，这对混凝土是很不利的。
3 外界气温湿度变化引起的裂缝
大体积混凝土结构在施工期间，外界气温的变化对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温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也就会愈高；如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温度梯度。如果外界温度的下降过快，会造成很大的温度应力，极其容易引发混凝土的开裂。另外外界的湿度对混凝土的裂缝也有很大的影响，外界的湿度降低会加速混凝土的干缩，也会导致混凝土裂缝的产生。
三 预防和控制大体积混凝土结构裂缝产生的措施
针对混凝土裂缝产生的几个主要原因，在设计、施工中采取适当措施，就可以有效地预防和减少裂缝的发生。
1 优选混凝土各种原材料，精心设计混凝土配合比，减少水泥水化热。
1）施工中尽量使用低热或者中热的矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥等，并尽量降低混凝土中的水泥用量，以降低混凝土的温升，提高混凝土硬化后的体积稳定性。为保证减少水泥用量后混凝土的强度和坍落度不受损失，可适度增加活性细掺料替代水泥。
2）在选择粗骨料时，可根据施工条件，尽量选用粒径较大、质量优良、级配良好的石子。既可以减少用水量，也可以相应减少水泥用量，还可以减小混凝土的收缩和泌水现象。在选择细骨料时，采用平均粒径较大的中粗砂，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。
3）掺加适量粉煤灰，可减少水泥用量，从而达到降低水化热的目的。掺加适量的减水剂，它可有效地增加混凝土的流动性，且能提高水泥水化率，增强混凝土的强度，从而可降低水化热，同时可明显延缓水化热释放速度。
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4）设计合理混凝土配合比。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，使用高强、高韧性、中弹、低热和高抗拉值的抗裂混凝土。
2 严格控制混凝土入模温度
1）夏季施工时，在输送泵送时采取降温措施，以防入模混凝土温度升高。冬季施工时，对结构厚度在1.0米以上的大体积混凝土一般宜在正温搅拌和正温浇注，并靠自身水化热进行蓄热保温。
2）选择较低温度季节浇筑混凝土，避开炎热天浇筑混凝土，对浇筑量不大的块体安排在下午3：00以后或夜间浇筑。
3）掺加缓凝型减水剂，采取薄层浇筑，每层厚200～300mm，减缓浇筑强度，利用浇筑面散热。
3 改善约束条件，削减温度收缩应力
在底板外约束较大的部位可以考虑设置滑动层。以消除嵌固作用，释放约束应力。对于超长的建筑，合理分缝分块浇筑，在适当位置设置后浇带和伸缩缝或者跳仓交叉施工，采用微膨胀混凝土等措施来克服变形。
4 从设计的角度加强混凝土自身的抗拉强度
在结构应力集中的部位，适当配置温度、构造钢筋，提高抗裂性能。在必须分段施工的水平施工缝部位，适当增大配筋率，设置暗梁，以减轻边缘效应，提高抗拉伸强度，控制裂缝开展。
5 施工过程中的温度控制
1）严格控制混凝土的浇筑速度，一次浇注的混凝土不可过高、过厚，以保证混凝土温度均匀上升。保证振捣密实，严格控制振捣时间，移动距离和插入深度，严防漏振及过振。
2）合理安排混凝土浇注的顺序，保证混凝土浇筑质量。以薄层连续浇注以利散热，不出现冷锋为原则。
3）砼养护是大体积砼施工中一项十分关键的工作。养护主要是保持适宜的温度和湿度，以便控制混凝土内表温差，促进混凝土强度的正常发展及防止混凝土裂缝的产生和发展。根据工程的具体情况，应尽可能多养护一段时间，拆模后应立即回土或在覆盖保护，同时预防近期骤冷气候影响，以控制内表温差，防止混凝土早期和中期裂缝。大体积混凝土的养护，不仅要满足强度增长的需要，还应通过人工的温度控制，防止因温度变形引起混凝土的开裂。
四 结束语
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从以上分析可看出:大体积混凝土裂缝产生的影响因素比较复杂,也比较多。所以在设计方面，要积极采用先进技术，配合成熟的技术条件，在理论上提出可行的控制措施。在施工组织方面，要优化配合比设计，改善施工工艺，提高施工质量，采取各种有效技术措施，最终在实践中减少结构裂缝的产生，以提高建筑物的安全性。
参考文献：
[1] 《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
[2] 《大体积混凝土工程施工技术规范》，DB33/T1024-2005,J10655-2005
[3] 《建筑地基与基础施工手册》(第二版)，江正荣主编
[4] 《高层建筑施工》（第二版）赵志缙，赵 帆，2005.1
[5] 《大体积混凝土施工》叶琳昌，沈 义，1987
[6] 《现浇大体积混凝土裂缝的成因与防治》段 峥，2003
[7] 《大体积混凝土开裂的起因及防裂措施》迟陪云，2001
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