大体积混凝土裂缝成因及控制

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发布时间：2021-09-09

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大体积混凝土裂缝成因及控制
张琬，
(东南大学土木工程学院．
胡颖
江苏南京21OOO9)
【摘要】文中研究了大体积混凝土裂缝的形成原因，并针对性的提出了大体积混凝土裂缝控制的措施，实
践证明，这些措施切实可行。
【关键词】大体积混凝土；裂缝；成因；控制
【中图分类号】TU528．07 【文献标识码】B 【文章编号】1001—6864(2010)10一Ol1l一02
0 引言
近年来，随着国民经济和高速公路的发展，大型现代化
技术设施或构筑物不断增多，而混凝土结构以其材料廉价
物美、施工方便、承载力大、可装饰强的特点，受到人们的欢
迎，于是大体积混凝土逐渐成为高速公路的重要组成部分。
由于混凝土本身弹性模量较高而抗拉强度较低，在受约束
的条件下只要发生少许收缩，产生的拉应力就会大于混凝
土的抗拉强度，导致混凝土发生裂缝。另外由于大体积混
凝土一次性混凝土浇注量大，工程条件复杂，因而若施工措
施控制不力，容易产生各种混凝土结构裂缝。因此，对大体
积混凝土裂缝进行有效的预防，已经成为工程界普遍关注
的课题。
1 大体积混凝土特点
由于大体积混凝土水化热大、收缩量大和散热条件的
限制，使混凝土在硬化初期中心产生很高的温度，而混凝土
表面受气温影响而相对温度较低。另外，大部分的大体积
混凝土均为地下结构；当结构冷却时，受地基的约束较大，
不能自由收缩，在结构中产生拉应力。因此，与普通混凝土
相比，大体积混凝土具有特殊的特点L4j。
1．1 工程条件复杂
大体积混凝土结构物或者构件体积庞大、混凝土用量
大，由此导致工程条件复杂多样。
1．2 对裂缝的控制要求高
大体积混凝土多用于坝体、基础等，对构件的要求除了
一般的强度、刚度、稳定性等之外，还有整体性、防水性、抗
渗性等诸多要求。所以在大体积混凝土质量控制中，混凝
土裂缝的控制成为问题的关键。
1．3 大体积混凝土尺寸厚大
水泥水化热散发困难，使得混凝土浇筑后温度升高幅
度大(最高可达80％以上)，出现可观的膨胀量；到了后期降
温阶段，又会出现相应的可观的温度收缩。大体积混凝土
中配筋量一般相对又较小，容易在后期降温阶段，因为温度
收缩过大过快而使混凝土中出现严重的贯穿性裂缝，严重
降低大体积混凝土的整体性、抗渗能力等。因此，在某种程
度上，对大体积混凝土质量的控制就是对混凝土温度裂缝
的控制。
2 大体积混凝土裂缝的形成原因
2．1 内部因素
(1) 材料性能及配合比：混凝土水泥水化硬化起胶凝
作用；集料起骨架填充作用，水泥和水发生反应后形成坚硬
的水泥石，将集料颗粒牢固地粘结成整体，使混凝土具有一
定的强度。若混凝土质量不合格或配合比不合适，则会影
响混凝土的强度，导致混凝土结构出现裂缝。
(2) 水泥水化热原因：大体积混凝土多采用高强混凝
土，水泥用量大，水泥水化热高，又由于混凝土尺寸较大，浇
注速度快，混凝土的散热困难，导致混凝土内部温度不断升
高，而表面温度较低，内外温差引起温度应力，当温度应力
超过混凝土抗裂强度时便导致裂缝的出现。
(3) 混凝土自收缩原因：由于大部分的大体积混凝土
为地下结构，当结构冷却时，受地基的约束较大，不能自由
收缩，在结构中产生拉应力。当这两种因素引起混凝土内
的拉应力超过一定限值时就会出现裂缝，危及结构。另一
方面，许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面
湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时
湿，表面干缩变形受到内部混凝土的约束，产生较大的收缩
应力，也容易导致裂缝的出现。
2．2 外部因素
(I) 施工操作不当：大体积混凝土体积庞大，任何一
个中间环节操作的不当将直接影响着混凝土的质量。比
如，在施工过程中，过分振捣会在表面形成一个较大的砂浆
层，容易形成凝缩裂缝；模板、垫层过于干燥将会因模板水
量过大引起混凝土塑性收缩产生裂缝。浇捣后过抹平压
光，会使混凝土的细骨料过多地浮到表面，既而形成含水量
很大的水泥浆层，导致混凝土表面龟裂。
(2) 养护不当：过早的养护会影响水泥石的胶结能
力，反之，过晚的养护会导致混凝土表面水分蒸发过早，使
得水泥缺乏水化所必须的水分，导致水泥水化不完全，强度
上不来，进一步导致混凝土收缩应力的产生，而这时混凝土
的强度还不足以抵抗这种应力而产生早期收缩裂缝。另
外，拆模时间的不当选择也会导致混凝土早期裂缝的出现。
(3) 钢筋与混凝土不协调：一方面，钢筋设计不平衡，
布置不均匀，直径不合适，将直接导致混凝土受力不均产生
应力而造成混凝土开裂。另一方面，由于混凝土与钢筋的
线膨胀系数不同，存在收缩差异，在温度变化较大的情况下