大體積混凝土裂縫成因及控制措施

熊英

【摘要】針對大體積結構混凝土容易產生裂縫這一現象現象，具體分析其原因，從設計、材料、施工等方面提出相應的控制措施，供技術人員在處理具體問題時參考 。

【關鍵詞】大體積混凝土；裂縫；裂縫控制

前言

隨著國民經濟的發展，大體積混凝土越來越廣泛地應用于現代工程建設之中，諸如大型的基礎承臺、混凝土大壩，高層建筑的地下室混凝土等。由于混凝土體積大，內部的水化熱不易散發，混凝土外部則散熱較快，溫度的分布不均衡致使混凝土內部產生應力，從而使得大體積混凝土產生不同程度的裂縫。本文詳細地介紹了不同類型的混凝土裂縫產生的原因，并從材料、設計、施工等各個方面提出相應的控制措施。

1 大體積混凝土結構裂縫的概念

混凝土結構裂縫作為長期困擾建筑界的一個技術難題，一直未能得到很好的解決。根據調查，全國高層建筑地下結構中，混凝土外墻出現裂縫約占80 %，底板出現裂縫占20 %左右。

國內外工程界一致認為，規定鋼筋混凝土結構的最大裂縫寬度主要是為了保證鋼筋不產生銹蝕。不同國家和地區對最大裂縫寬度的規定數值雖不盡相同，但基本一致。如在正常的空氣環境中裂縫允許寬度為0.3～0.4mm；在輕微腐蝕介質中， 裂縫允許寬度為0.2～0.3mm ；在嚴重腐蝕介質中， 裂縫允許寬度為0.1～0.2m m?？刂平Y構裂縫雖然有利于結構的安全性能，但也會相應地增加經濟負擔。因此要求在科學的范圍之內對裂縫進行適當控制。

2 大體積混凝土裂縫的形成原因

2. 1 表面裂縫

混凝土表面裂縫一般發生在混凝土升溫階段和降溫階段， 由于混凝土外部的熱量通過表面向周圍環境散發，使得表面溫度低于內部溫度， 內部溫差引起混凝土的非均勻變形。在混凝土凝結之初，其處于塑性狀態， 但隨著混凝土逐步地凝結硬化，彈性模量隨強度不斷增長，變形所造成的內部應力也相應增長。一旦當應力超過混凝土的極限抗拉強度時，混凝土表面就會被拉裂從而產生裂縫。

2. 2 貫穿裂縫

該裂縫通常會在混凝土降溫階段產生，由于混凝土材料熱脹冷縮的性質，大體積混凝土在降溫過程中呈收縮狀態，降溫收縮受到基底及自身的約束力， 產生很大的拉應力，即收縮應力，一旦收縮應力超過當時的混凝土極限抗拉強度，收縮裂縫變會隨之產生。當收縮應力過大，收縮裂縫延伸并貫穿全斷面， 便形成結構裂縫。降溫收縮與混凝土硬化收縮同時進行，其影響呈疊加態勢， 此時硬化收縮是有害的，會加大貫穿裂縫出現的可能性與程度。

3 大體積混凝土裂縫的控制措施

3.1設計方面

（1） 設計時盡量少選用高強度的混凝土；

（2） 合理布置混凝土施工縫，減小每一板塊的面積，避免基礎過大起伏， 在基礎下底面設置滑動層降低混凝土自身的約束作用；

（3）在進行分布筋的布置時，盡量采用底直徑，高密度的布置方法，以防止鋼筋直徑過大造成混凝土裂縫的產生。在容易產生裂縫的局部位置加強構造措施，例如預留孔洞周圍，結構轉角處應相應布置一些斜筋；

（4）鋼筋保護層宜盡量取小值。

3.2材料方面

大體積混凝土裂縫產生的一個重要因素便是溫度的變化，因此，合理選用熱量低、溫度變化較慢的材料是控制混凝土裂縫產生的一個重要途徑。同時結合少量外加劑的使用，可以有效地將裂縫控制在允許范圍之內。

（1） 盡量選擇水化熱較低的水泥品種，例如低熱硅酸鹽水泥等。同時在設計允許的前提下，盡量地減少水泥用量，降低混凝土內部的溫度梯度。大體積混凝土結構斷面厚的特點，是的其表面系數相對較小，因此造成內部水化熱不易散失的特點。我們因盡量避免以上熱量大的水泥，而盡量地采用如礦渣硅酸鹽水泥、火山灰水泥等低熱水泥。

（1） 骨料控制。在保證混凝土強度的前提下，盡量選取粒徑大強度高級配好的骨料，確定適當的水灰比、水泥用量，并進行拌和試驗，嚴格控制砂率以及坍落度?？茖W的配合比能使混凝土獲得較小的空隙率及表面積， 從而減少水泥的用量，降低水化熱，減少干縮，最終減少混凝土裂縫的產生。

（3） 加入適當摻和料和外加劑。適量的摻和料和外加劑可以使得混凝土的性質得到大幅改善。例如在混凝土中摻入適量的粉煤灰，可以有效地減少水泥用量，從而減少混凝土硬化過程中的水化熱產生，同時又能改善混凝土的可泵性和工作性能。

3.3 施工方面

（1）在混凝土的配料時要嚴格按照實驗室簽發的配料單進行配給。水、水泥、砂、石子均應以重量計，不得以車、锨數計量。稱量的偏差要求嚴格控制在允許偏差范圍以內。

（2）混凝土的澆筑。工程中澆筑大體積混凝土通常采用分層的澆筑方法，共分為三種：全面分層、分段分層、斜面分成。參照結構特點以及澆筑量選擇最佳的分層澆筑方式，以達到盡可能增大散熱面積，減少溫度應力的目的。同時應合理組織安排施工工序和時間，避免在冬夏季極高溫或極低溫的條件下進行澆筑。

（3）混凝土的振搗。遵循分層振搗、快插慢拔的振搗原則。要求振搗上一層混凝土至少插入下一層混凝土 5～10cm，避免不同層面間產生接縫。每個插點的振搗時間不少于20s。采用二次振搗的方法增大混凝土的密實度，可以有效地提高混凝土的抗拉能力，從而減少裂縫的產生。

（4）混凝土澆筑后，應及時進行養護工作?；炷翝仓戤吅?，應在一定時間內保持其足夠的溫度濕度。尤其是在氣溫高時，混凝土表面水分不斷蒸發，如不能設法阻止水分的流失，混凝土的強度將受到影響，并有可能產生干縮裂縫。因此必須采用一些列諸如覆蓋澆水養護，養護液養護等養護措施，防止水分的流失造成水化不充分的現象，并防止混凝土在成型后因暴曬、風吹、干燥等自然因素的影響，出現不正常的收縮、裂縫等現象。

（5）混凝土的內部降溫：在混凝土內部敷設循環冷卻水管以降低混凝土內部溫度。

3.4 現場監測

為了更好地實現混凝土的溫度控制，除了在施工過程中測定水泥水化熱，還應在混凝土澆筑過程，以及養護過程中進行溫度監測，及時掌握混凝土塊體的升降溫速率，內外溫差，環境溫差等現場數據，以便及時地制定相應的溫控措施。

（1） 混凝土的澆筑溫度是指混凝土振搗后，位于混凝土上表面以下50～ 100mm 深處的溫度。混凝土澆筑溫度的測試每工作班（ 8h） 應不少于2次。

（2） 大體積混凝土澆筑塊體內外溫差、降溫速度及環境溫度的測試 ， 每晝夜應不少于2 次。

（3） 大體積混凝土澆筑塊體溫度監測點的布置，以能真實反映出混凝土塊體的內外溫差、降溫速度及環境溫度為原則，通常又以下幾種布置方式 ：1） 溫度監測的布置范圍以所選混凝土澆筑塊體平面圖對稱軸線的半條軸線為測溫區（ 對長方體可取較短的對稱軸線），在測溫區內溫度測點呈平面布置；2） 在基礎平面半條對稱軸線上，溫度監測點的點位宜不少于4處 ；3）保溫養護效果及環境溫度監測點數量應根據具體需要確定；4） 混凝土澆筑塊體底表面的溫度，應以混凝土澆筑塊體底表面以上50mm 處的溫度為準；5） 混凝土澆筑塊體的外表溫度 ， 應以混凝土外表以內 50m m 處溫度為準。

（4） 監測儀表的選擇應符合下列規定：溫度記錄的誤差應不大于±1℃；測溫儀表的性能和質量應保證施工階段測試的要求。

參考文獻

[1]王鐵夢 . 工程結構裂縫控制.中國建筑工業出版社 ， 1997 .

[2]塊體基礎大體積混凝土施工技術規程（ YBJ224 — 91 ） .

[3]朱伯芳.大體積混凝土的溫度應力與溫度控制[M]. 北京：中國電力出版社