大体积混凝土裂缝成因及防控措施

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发布时间：2021-09-09

资料介绍

大体积混凝土裂缝成因及防控措施
C：rack Causes and ControI Measures of Mass Concrete
张德恒，刘琳(泰山职业技术学院，山东泰安271000)
摘要：大体积混凝土在施工和使用过程中会产生各种形式的裂缝，
严重的会影响结构安全和正常使用，论文分析了裂缝产生的多种原
因。探讨了大体积混凝土的裂缝防控措施。
关键词：大体积混凝土；裂缝；成因；防控
中图分类号：TU755．7 文献标识码：B
文章编号：1 007—7359(201 4)02—0062—02
0 引述
随着建筑技术的不断进步和提高，大体积混凝土越来越多
的应用在现代建筑中，如高层楼房基础、大型设备基础、水利大
坝等。大体积混凝土具有形体复杂、配筋较密、施工技术和施工
组织复杂、水化热作用影响大的特点，在施工和使用过程中易
产生裂缝，严重的会影响建筑物的结构安全和正常使用。对大
体积混凝土裂缝的成因和防控措施进行研究探索，已经成为设
计施工中的一项重要课题。
1 大体积混凝土裂缝的成因
1．1温度应力引起的裂缝
水泥在水化过程中要产生大量的热量，每立方米混凝土能
产生17500kJ～27500kJ的热量，且大部分在混凝土浇筑后的7d
内释放。由于大体积混凝土体积大，大量的水化热聚集在结构
内部不易散发，使混凝土内部的温度急剧上升，而混凝土表面
散热较快，这样就形成了较大的内外温差。较大的温差造成混
凝土内部和外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土内部产生温度
应力和温度变形。温差越大，温度应力也越大，当混凝土的抗拉
强度不足以抵抗该温度应力时，便开始产生温度裂缝。这是大
体积混凝土易产生裂缝的主要原因。
另外，施工期间外界气温的变化对大体积混凝土的裂缝形
成也有较大影响。外界温度下降，尤其是骤降，会大大增~JI]#t-层
混凝土与混凝土内部的温度梯度，产生温差应力，造成大体积
混凝土出现裂缝。因此控制混凝土表面温度与外界气温温差，
也是防止裂缝的重要一环。
1．2收缩变形引起的裂缝
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。当混凝土收缩产生的应
力超过混凝土的极限抗拉强度时，就会在混凝土中产生收缩裂
缝。常见的收缩裂缝有自身收缩裂缝、塑性收缩裂缝、干燥收缩
裂缝。
自身收缩是混凝土收缩的主要来源，它是因为水泥水化消
耗水分造成凝胶孔的液面下降形成弯月面，产生所谓的白干燥
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，从而产生收缩裂缝。水灰比对混凝土自身收缩影响比较大，
收稿日期：2014—03—03
作者简介：张德恒(1980一)，男，山东泰安人，毕业于山东建筑大学，硕
士；助教，主要从事施工技术方面的教学工作。
另外，自身收缩主要发生在混凝土拌合后的初期。
塑性收缩也是混凝土收缩的一个主要来源，在水泥活性
大、混凝土温度较高或水灰比较低的情况下，混凝土的泌水明
显减少，表面蒸发的水分不能及时得到补充，这时混凝土尚处
在塑性状态，稍微受到一点拉力，混凝土表面就会出现部分不
规则的裂缝。所以混凝土浇筑后要及时进行覆盖养护。
1．3沉降引起的裂缝
建筑物基础、地基承载力不足产生的沉降变形或所受的荷
载差别过大，建筑物刚度差别悬殊，在结构内产生拉应力而导
致结构开裂，称为沉降裂缝。另外，模板刚度不足、模板支撑间
距过大，或支撑底部松动等也会导致混凝土产生沉降裂缝。
1．4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引起
的。
2 大体积混凝土裂缝的防控
大体积混凝土的裂缝破坏结构的整体性，降低建筑物的耐
久性和防水性，甚至影响结构安全，危害严重，必须加以控制。
2．1设计控制措施
①在大体积混凝土结构设计中，采用平衡配筋方式，对于
总拉应力大、结构薄弱、刚度变化大等部位要适当增加配筋率，
以增大抗拉强度。
②在大体积混凝土结构设计中，尽可能的使大体积混凝土
内部钢筋布置均匀，避免由于出现约束不同，导致混凝土开裂；
要尽可能使结构体型均衡，以防止刚度差异造成应力集中现象
发生。
③提高钢筋和混凝土之间的粘结强度，在大体积混凝土中
宜选用螺纹钢筋而不是光圆钢筋，以增大粘结作用；宜用较细
直径钢筋而不宜用较粗直径钢筋以增大粘结面积。
2．2原材料的选用
2．2．1水泥的选用
大体积混凝土裂缝产生的主要原因是水泥水化过程中释
放了大量的水化热。因此，在大体积混凝土工程中，尽量选用低
水化热或中水化热的水泥，如矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥等。
同时，尽量降低混凝土中水泥用量，减少水化热产生的热量，以
降低混凝土的温升。
2．2．2骨料的选用
粗骨料的级配应尽量选用连续级配，且在保证混凝土可泵
性的前提下，应选用大粒径的骨料，以降低混凝土的温度；细骨
料选用细度模数在2．6—2．9之间的中、粗砂，能有效减少混凝土
的水泥用量与用水量，降低混凝土的温升；同时，严格控制砂、
石子的含泥量(石子在1％以内，砂在4％以内)。
2．2-3掺加粉煤灰
粉煤灰的水化热远小于水泥，在大体积混凝土中掺加粉煤
灰，可以减少水泥用量，改善混凝土的和易性，有效降低水化
热。粉煤灰的产量一般为10％，也可通过试验确定。
2．2．4外加剂的选用