大体积混凝土常见裂缝分析及预防控制措施

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发布时间：2021-09-09

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cnki．1007—7359．2015．03．028
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施
工
技
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湿趟±堂缝析及预防控制措施
Analysis of Common Cracks for Mass Concrete and its Preventive Measures
刘印 (上海建科工程咨询有限公司，上海200032)
摘要：在混凝土结构中经常会出现不同形式、不同程度的裂缝。裂
缝的出现不仅会影响混凝土的外观质量，严重者还将影响结构的使用
功能、使用寿命。混凝土结构裂缝是工程建设中普遍存在的质量问题，
更是长期困扰的一个技术难题；在大体积混凝土中，裂缝现象尤为严
重。文章通过对混凝土裂缝成因进行分析，确定裂缝虽不可避免但可
以尽量减轻，重点对控制大体积混凝土裂缝的防范措施进行了探讨。
分析表明，做好混凝土3-程裂缝原因分析并采取相应的预防控制措施
十分必要。
关键词：混凝土；裂缝；成因；预控
中闰分类号：TU755．7 文献标识码：B
文章编号：1 007-7359(201 5103-0064—03
0 前言
按照《大体积混凝土规范》(GB50496—2009)，大体积混凝
土是指最小几何尺寸大于1 m以上的混凝土结构。与普通钢筋
混凝土相比，具有体积大、结构厚、混凝土量大、程条件复杂
和施工技术要求高等特点。
随着我国建筑业的快速发展，大体积混凝土在工程中的应
用也日益增多，比如水利水电工程中的混凝土大坝、高层建筑
的地下室混凝土底板以及许多大型设备的基础承台等均采用
大体积混凝土浇筑而成。由于大体积混凝土结构断面尺寸大，
混凝土浇筑后，水泥水化产生大量的水化热，内部温度急剧上
升，与混凝土表面及周围环境形成较大温差，在一定约束条件
下产生相当大的拉应力，当拉应力大于混凝土的抗拉强度时，
混凝土就可能产生裂缝。裂缝一旦形成，特别是重要的结构部
位出现贯穿裂缝，危害极大，不仅会降低结构的耐久性，削弱构
件的承载力，同时还可能危害到构造物的安全使用。因此，有必
要对大体积混凝土裂缝产生的原因及预防措施进行分析研究。
1 裂缝的类型及原因
形成混凝土裂缝的因素有很多，由于受到不同因素的影响
会形成不同的裂缝，混凝土裂缝按其成因大体可分为两类：收
缩裂缝；温度裂缝。收缩是混凝土的固有特性，收缩裂缝又可细
分为塑性收缩裂缝、塑性沉降裂缝、自生收缩裂缝以及干燥收
缩裂缝等。
1．1塑性收缩裂缝
塑性收缩是新拌混凝土由于表面水分蒸发引起的收缩。新
拌混凝土颗粒之间的空间完全充满水，当遇上高风速、低相对
湿度、高气温和高温度的混凝土时，浆体表面水分不断蒸发，这
时产生毛细管负压力，即基质吸力。随着蒸发的继续发展，毛细
管负压逐渐增大，产生收缩力，使浆体收缩，当收缩力大于基体
的抗拉强度时，混凝土表面发生开裂。塑性收缩裂缝常见于新
作者简介：刘印(1982-)，男，上海人，毕业于同济大学，博士；工程师，
主要从事隧道及地下建筑工程的研究与咨询工作。
浇筑的暴露于空气中的混凝土构件表面，尤其是大块板面，如
道路、地坪和楼板等，以夏季施工最为普遍。
气温、相对湿度与风速等环境条件影响水分蒸发量，因而
对混凝土塑性收缩有重大影响，其中尤以相对湿度的影响最为
主要。在具体工程实践中，建议新拌混凝土的蒸发速度如接近
lkg／m ·hr时，就应采取预防措施以对付塑性收缩开裂的可能
性，如果是水灰比低于0．4的混凝土，蒸发速度应控制在
0．5kg／m ·hr以下。此外，影响混凝土塑性收缩还包括水灰比、细
掺料、浆骨比、混凝土的温度和凝结时间等内部因素。
1_2塑性沉降裂缝
在新拌混凝土中，由于骨料的重量密度大于水泥浆体，所
以骨料在浆体中有下沉趋势。当垂直下沉的固体颗粒遇到水平
设置的钢筋或紧固螺栓等埋设件，或受到侧面模板的摩擦阻力
时，就会受到阻拦并与周围的混凝土形成沉降差，结果在混凝
土顶部表面处产生塑性沉降裂缝。此外，如果同时浇筑梁、板或
柱(墙)的混凝土，由于这些构件的深度不同，有着不同的沉降，
从而在这些构件交接面处形成沉降差并产生塑性沉降裂缝。塑
性沉降裂缝与混凝土的坍落度有关，坍落度愈大沉降开裂的可
能性愈大。在接近表面的水平钢筋上方最容易形成沉降裂缝，
并随钢筋直径加粗和保护层减薄而趋于严重。
1．3自生收缩裂缝
在已硬化的水泥浆体中，未水化的水泥继续水化是产生自
生收缩的主要原因。水化使孔隙尺寸减小并消耗水分，如无外
界水分补给，就会引起毛细水负压使硬化水化产物受压产生体
积变化即自生收缩。自生收缩主要发生在混凝土硬化的早期，
一般认为混凝土在开始凝结后的几天或十几天内即可完成自
生收缩。影响混凝土自生收缩裂缝的因素主要有：水灰比、水泥
类型、水泥矿物组分、矿物掺合料、高效减水剂和水泥细度等。
水灰比越低，自生收缩越大；掺加粒化高炉矿渣及硅粉更能加
大自生收缩；水泥细度增加，早期自收缩值明显增加。为了控制
自生收缩。需要在混凝土硬化一开始就加水养护。防止塑性干
缩的一些措施大都有利于改善和控制自生收缩。
1．4干燥收缩裂缝
干燥收缩裂缝是指混凝土硬化过程中，由水分不断蒸发干
燥而引起的裂缝。混凝土干燥收缩主要由水泥石的干燥收缩造
成。混凝土的干燥收缩由外向内、由表及里逐渐发展，过程非常
缓慢，即使达到28d龄期也不能说已经终止，有的工程可以持
续若干年甚至几十年。干缩裂缝一般产生在表层，裂缝细微，宽
度通常在0．05ram～0．2mm之间，纵横交错呈龟裂状，常常不为
人们所重视，但是干缩裂缝会加快混凝土碳化，导致钢筋锈蚀，
不仅会严重损害薄壁结构的抗渗性和耐久性，对大体积混凝土
而言，表面裂缝会发展成为更严重的裂缝，影响结构的耐久性和
承载能力。
影响混凝土干燥收缩的因素主要有水泥品种和用量、骨料
品种和用量、用水量、外加剂、粉煤灰等火山灰质掺和料、混凝
土的施工、环境条件、构件尺寸等。
1．5温度收缩裂缝