大体积混凝土裂缝成因及控制措施

大体积混凝土裂缝成因及控制措施

【摘要】随着公路建设领域的快速发展，大体积混凝土的应用也越来越广泛。混凝土裂缝的产生会直接导致混凝土遭到破坏，进而影响整个构造物的使用，所以大体积混凝土的裂缝问题在桥梁施工中显得尤为突出。本文就大体积混凝土裂缝产生的原因及控制措施进行分析。

【关键词】大体积混凝土裂缝成因控制

随着公路事业的快速发展，建设规模不断扩大，大体积钢筋混凝土工程也越来越多地被采用。但是大体积混凝土在施工过程中出现不同程度、不同形式的裂缝，已经是一个相当普遍和常见的现象。大体积混凝土开裂后，其性能与原状混凝土性能相差很大，尤其是对耐久性（渗透性）的影响更大，而混凝土渗透反过来又会加速和促使混凝土的进一步恶化，严重影响结构的长期安全和耐久运行。因此，如何尽量解决好大体积混凝土裂缝的预防问题就显得格外重要。

1 大体积混凝土裂缝类型及裂缝产生的原因

大体积混凝土结构裂缝主要包括收缩裂缝、温差裂缝和安定性裂缝等。

1.1 收缩裂缝

收缩裂缝又分为干燥收缩裂缝、自身收缩裂缝、塑性收缩裂缝等。混凝土在逐渐散热和硬化过程中会导致其体积的收缩，对于大体积混凝土，这种收缩更加明显。如果混凝土的收缩受到外界的约束，将在混凝土体内产生相应的收缩应力，当产生的收缩应力超过当时的混凝土极限抗拉强度，就将在混凝土中产生收缩裂缝。影响混凝土收缩的主要因素主要有混凝土中的用水量、水泥用量及水泥品种。混凝土中的用水量和水泥用量越高，混凝土收缩就越大。水泥品种对干缩量及收缩量也有很大的影响，一般中低热水泥和粉煤灰水泥的收缩量较小。

自身收缩是混凝土收缩的一个主要来源。自身收缩与干缩一样，是由于水的迁移而引起的。但它不是由于水向外蒸发散失，而是因为水泥水化时消耗水分造成凝胶孔的液面下降形成弯月面，产生所谓的自干燥作用，导致混凝土体的相对湿度降低及体积减小而最终自身收缩。水灰比对自身收缩影响较大，一般来说，当水灰比大于0.5时，其自干燥作用和自身收缩与干缩相比小得可以忽略不计；但是当水灰比小于0.35时，体内相对湿度会很快降低到80%以下，自身收缩与干缩则几乎各占一半。

1.2 温差裂缝

混凝土内部和外部的温差过大会产生裂缝。温差裂缝产生的主要原因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。温差的产生主要有三种情况：第一种是在混凝土浇筑初期，这一阶

段产生大量的水化热，形成内外温差并导致混凝土开裂，这种裂缝一般产生在混凝土浇筑后的第3天（升温阶段）。另一种是在拆模前后，这时混凝土表面温度下降很快，从而导致裂缝产生。第三种情况是当混凝土内部温度高达峰值后，热量逐渐散发而达到使用温度或最低温度，它们与最高温度的差值即内部温差。这三种温差都会产生裂缝，但最严重的是水化热引起的内外温差。

1.3 安定性裂缝

安定性裂缝表现为龟裂，主要是由于水泥安定性不合格而引起。

2 裂缝的防治措施

裂缝的防治措施主要考虑以下几个方面：设计方面，原材料方面、施工方法的控制和温度控制方面等。

2.1 设计方面

（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。（2）增配构造筋提高抗裂性能。配筋应采用小直径、小间距。全截面的配筋率应在0.3%～0.5%之间。（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）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。（5）在结构设计中应充分考虑施工时的气候特征，合理设置后浇缝，保留时间一般不小于60d。如不能预测施工时的具体条件，也可临时根据具体情况作设计变更。（6）在构造物内部合理设置冷却水管，避免水化热引起的混凝土裂缝。

2.2 原材料控制

（1）尽量选用低热或中热水泥（如矿渣水泥、粉煤灰水泥），或利用混凝土的后期强度（90～180d）以降低水泥用量，减少水化热（因为每加减10kg水泥，温度会相应增减1℃，水化热与水泥用量成正比）。在条件许可的情况下，应优先选用收缩性小的或具有微膨胀性的水泥。因为这种水泥在水化膨胀期（1～5d）可产生一定的预压应力，而在水化后期预压应力可部分抵消温度徐变应力，减少混凝土内的拉应力，提高混凝土的抗裂能力。（2）适当搀加粉煤灰。混凝土中掺用粉煤灰后，可提高混凝土的抗渗性、耐久性，减少收缩，降低胶凝材料体系的水化热，提高混凝土的抗拉强度，抑制碱骨料反应，减少新拌混凝土的泌水等。（3）适当选用高效减水剂和引气剂，这对减少大体积混凝土单位用水量和胶凝材料用量，改善新拌混凝土的工作度，提高硬化混凝土的力学、热学、变形、耐久性等性能起着极为重要的作用。

2.3 施工方法

（1）严格控制混凝土原材料质量和技术标准，优选混凝土各种原材料，选用低水化热水泥，粗细骨料的含泥量应尽量减少（1%～1.5%以下）。（2）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少剂。（3）采用综合措施，控制混凝土初始温度。（4）根据工程特点，充分利用混凝土后期强度，可以减少用水量，减少水化热和收缩。（5）加强混凝土的浇灌振捣，提高密实度。（6）混凝土尽可能晚拆模，拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上，混凝土的现场试块强度不低于C5。（7）采用两次振捣技术，改善混凝土强度，提高抗裂性。（8）根据具体工程特点，采用UEA补偿收缩混凝土技术。（9）对于高强混凝土，应尽量使用中热微膨胀水泥，掺超细矿粉和膨胀剂，使用高效减水剂。通过试验掺入粉煤灰，掺量15%～50%。（10）随着温度变化，混凝土浇筑后能满足规范要求，需要加强养护，采用塑料膜覆盖，塑料薄膜内有凝结水为限，保持浇筑后的湿润状态。

2.4 温度控制措施

大体积混凝土的温控施工中，除应进行水泥的水化热测定外，在混凝土浇筑过程中还应进行混凝土浇筑温度的检测，在养护过程中应进行混凝土浇筑块体升降温、内外温差、降温速度及环境温度等监测。这些监测结果能及时反映现场混凝土浇筑体块内温度变化的实际情况，以及所采取的施工技术措施效果，为工程技术人员及时采取温控对策提供科学依据。

3 结语

对于混凝土裂缝，应以预防为主，为此需要精心设计、施工，采取有效措施，使施工质量得到很好的保证。以上各项技术措施并不是孤立的，而是相互联系、相互制约的，设计和施工中必须结合实际、全面考虑、合理采用，才能起到良好的效果。