大体积混凝土裂缝的类型

大体积混凝土裂缝按深度分成哪几种类型？

大体积混凝土施工技术专题

一、大体积混凝土裂缝分类

裂缝就其开裂程度可分为表面的，贯穿的；就其在结构物表面形状可分为网状裂缝、爆裂装裂缝、不规则短裂缝、纵向裂缝、横向裂缝、斜裂缝等；裂缝按其发展情况可分为稳定的和不稳定的、能愈合的和不能愈合的；裂缝按其产生的时间可分为混凝土硬化之前产生的塑性裂缝和硬化之后产生的裂缝；裂缝按其产生的原因可分为荷载裂缝和变形裂缝。荷载裂缝是指因动、静荷载的直接作用引起的裂缝。变形裂缝是指因不均匀沉降、温度变化、湿度变异、膨胀、收缩、徐变等变形因素引起的裂缝。

水电工程一般将裂缝分为贯穿缝、深层缝及表面缝3 种。贯穿缝指贯穿全仓的水平、铅直缝或坝块缝深大于两个浇注块，或侧面缝长大于8~10 米或1/3 坝块宽度的裂缝。其中以基础混凝土贯穿缝最为严重，它破坏坝的整体性，如不处理将改变大坝运用期的应力状况。深层缝的表面缝宽0.2~0.4mm，深1~5m，长度大于2m，小于1/3 坝块宽度或贯穿2~3 个浇注层（层厚小于3m）。此类缝多由表面缝逐渐扩展而成，其危害程度逊于贯穿缝，一般也应进行处理，或仅作表面封闭处理。

表面缝占全部裂缝的绝大部分，缝窄浅，有时可自行封闭。其危害程度较小，除上游面较大的表面缝应进行封闭处理外，一般不需处理。目前此类缝很难避但亦应重视，及时改变形成裂缝的条件，防止逐步发展成为深层裂缝。永久暴露坝面也要注意影响外观，在防护措施上应从防裂着手。

1、收缩裂缝。混凝土的收缩引起收缩裂缝。收缩的主要影响因素是混凝土中的用水量和水泥用量，用水量和水泥用量越高，混凝土的收缩就越大。选用水泥品种的不同，干缩、收缩的量也不同。

混凝土逐渐散热和硬化过程引起的收缩，会产生很大的收缩应力。如果产生的收缩应力超过当时的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土中产生收缩裂缝。在大体积混凝土里，即使水灰比并不低，自身收缩量值也不大，但是它与温度收缩叠加到一起，就要使应力增大，所以在水工大坝施工时早就将自身收缩作为一项性能指标进行测定和考虑。

2、温差裂缝。混凝土内外部温差过大会产生裂缝。主要影响因素是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。

大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑。浇筑后，水泥因水化引起水化热，由于混凝土体积大，聚集在内部的水泥水化热不易散发，混凝土内部温度将显著升高，而其表面则散热较快，形成了较大的温度差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。此时，混凝龄期短，抗拉强度很低。当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度，则会在混凝土表面产生裂缝。

3、安定性裂缝。安定性裂缝表现为龟裂，主要是因水泥安定性不合格而引起的。

二、问题的分析

1 具体原因阐述

1.1 混凝土收缩变形约束裂缝——混凝土干缩、温度变形应为受到约束作用所引起

的约束拉伸开裂

温度收缩裂缝

混凝土浇注后，在凝结及早期硬化过程中，水泥水化热及环境条件使混凝土

温度升高，达峰温值后，随之降温冷却，外部因冷却而收缩，受到内部混凝土的

约束而引发温度收缩裂缝。由于混凝土在凝结硬化过程中先升温后降温冷却引发

裂缝，也有称之为温差胀缩裂缝。大体积混凝土如处理不当，易产生温度收缩裂

缝。

水化放热快、放热量大的水泥伴制的混凝土，入模温度高（如高于30 0 C）的

混凝土以及在浇筑后养护阶段措施不当（混凝土内部温度与表面温度温差大于

25 0C、表面温度与环境气温温差大于25 0C、混凝土冷却降温较快）时，易于引发

温度收缩裂缝。

干燥收缩裂缝

湿胀干缩，为水泥混凝土的固有特性。混凝土硬化后，内部游离水会由表及

里逐渐蒸发，固化的水泥浆体体积因失水而变化，导致混凝土产生干缩收缩裂缝。混凝土内的水泥即使全部水化，硬化水泥浆体里也含有28%的孔隙，而常用的混凝土水灰比较大，水泥又不能全部水化，一般混凝土空隙率约有50%左右。混凝土中部分水存在于孔隙中，部分水存在于CSH 凝胶体中。混凝土干燥时，首先较大孔径的毛细孔隙中的水蒸发失去，较小孔径毛细孔隙和凝胶体内吸附水以及胶体层间孔隙水相继减少，引起明显的收缩，导致混凝土产生干燥收缩裂缝。

水泥组分，骨料的品种、类型和用量，水泥和水的用量及水灰比，掺用的矿物掺和料及外加剂的品种、掺量，以及环境条件（相对湿度、温度和风速）、构件尺寸等都对产生干燥收缩裂缝有不同程度的影响。

1.2 混凝土结构受力裂缝——混凝土结构在设计荷载或其他外力作用下所引起的裂缝。

混凝土构件在设计荷载范围内或超过设计荷载范围，设计未曾考虑到的作用；或设计计算的断面尺寸不足，或钢筋用量不足，或钢筋配置位置不当；或因支点的沉降有差异，或因地震、台风作用等均可能导致混凝土产生裂缝。

1.3 化学收缩与自生干燥收缩裂缝

混凝土在凝结硬化过程中，由于水泥水化后的总体积小于反应前水泥与水的总体积，引起水泥石产生收缩，成为化学收缩，亦称水化收缩。这种收缩，可使混凝土内部产生微细裂缝。

混凝土凝结硬化过程中，在已硬化的水泥石中，未水化的水泥继续水化，当无外界水源的情况下或当水泥水化需水速率大于外界供水速率时，水化所需水分从凝胶体粗毛细孔吸水，水从粗毛细孔中消失，这种混凝土质量并未减小，只是粗毛细孔“干燥”的现象，成为混凝土自干燥。在无外界水源的情况下，随着水泥水化的发展，毛细孔系统中凹液面的出现，在水泥浆体中产生了拉应力，从而造成收缩。这种收缩即为混凝土的自生收缩或称为自生干燥收缩，混凝土因此产生的裂缝即为自生干燥收缩裂缝。当有外界水源并与毛细孔中网络中毛细孔相通，毛细孔中不会产生凹液面，就不会产生拉应力，也就不会产生自生干燥收缩。

1.4塑性收缩裂缝

塑性收缩裂缝是新拌混凝土在凝结过程中因表面水分蒸发引起的裂缝。当新浇混凝土表面水分蒸发大于混凝土内部从上而下的泌水速度，表面就会失水收缩，这种收缩收到表面下部混凝土的约束而形成开裂。塑性收缩裂缝通常短而浅，多呈无序龟裂状。水泥用量大、水泥细度过细、用水量大的混凝土易发生塑性开裂；掺某些矿物混合料及缓凝剂也会加大塑性收缩；气温高、湿度低和有风的环境下，混凝土表面水分蒸发快，也容易出现塑性裂缝。

塑性沉降开裂是新浇筑的混凝土在可塑状态下，因组成材料密度不同，下沉不均匀或骨料下沉受阻，在混凝土顶部表面形成塑性沉降裂缝。混凝土坍落度大、黏聚性差，易产生塑性沉降裂缝。

建筑入模的可塑状态混凝土因模板变形、支撑立柱下沉或受到施工过程中的扰动等原因也会产生塑性沉降裂缝。

1.5 此外还有因施工工艺不当、组成材料选用不当以及使用环境印象而产生的混凝土裂缝。裂缝根据成因，大致可划分为以下五类：

1、收缩裂缝：由于材料干湿变化引起，一般在墙面上呈网状，两种不同材料可能形成于其界面上。