1、大体积混凝土裂缝成因分析与控制措施摘要：大体积混凝土表面裂缝非常普遍，原因很复杂，但裂缝的产生直接影响到工程的建设和使用。本文分析了其产生的原因及采取的预防措施，结合实践中的一些成功经验，提出预防大体积混凝土裂缝的措施和建议。 关键词：大体积混凝土、水化热、温度控制、裂缝 中图分类号： TV544+.91 文献标识码： A 文章编号： 1、裂缝的成因分析 大体积混凝土施工中常见的裂缝是温度裂缝。混凝土随着温度变化而发生膨胀收缩，称为温度变形。对于大体积混凝土施工阶段来讲，裂缝是由于混凝土温度变形而引起的。由于混凝土温度变化产生变形受到混凝土内部和外部的约束影响，产生较大应力，尤其是拉应力，是导
2、致混凝土产生裂缝的主要原因。现分述其原因： 1.1 水泥水化热是大体积混凝土开裂的主要因素 水泥在水化过程中要释放出一定的热量，而大体积混凝土结构断面较厚，表面系数相对较小，所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去，以至于越积越高，使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热，与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热，实际上内部的最高温度，多数发生在浇筑后的最初 35 天。 1.2 外界气温变化的影响 大体积混凝土在施工阶段，外界气温的变化影响是显而易见的。因为外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也愈高
3、，而如果外界温度下降，又增加混凝土的降温幅度，特别是气温骤降，会大大增加外界混凝土与内部混凝土的温度梯度，这对大体积混凝土是极为不利的。 混凝土内部的温度是水化热的绝热温度、浇筑温度和结构物的散热温降等各种温度的叠加，而温度应力则是由温差变形造成的；温差愈大，温度应力也愈大。同时，在高温条件下，大体积混凝土不易散热，混凝土内部的最高温度一般可达到 6065，并且有较大的延续时间（与结构尺寸和浇筑的块体厚度有关） 。在这种情况下，研究合理的温度控制措施，防止混凝土内部温差引起的过大温度应力，就显得更为重要。 1.3 混凝土的收缩变形 混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收缩。在不受外力的
4、情况下的这种自发变形，受到外部约束时，将在混凝土中产生拉应力，使得混凝土开裂。引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩等三种。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化，后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。 2、裂缝的预防与控制措施 预防混凝土裂缝的产生，可以从控制温度、改进设计和施工操作工艺、改善混凝土性能、减少约束条件等方面入手。一般可采取以下几种措施： 尽量选用低热或中热水泥（如矿渣水泥）配置混凝土，或在混凝土中掺加适量粉煤灰，或者利用混凝土的后期强度（龄期 90D180D）,降低水泥用量，以减少水化热。 在混凝土中掺高效减水剂，以利于散热，改善和易
5、性，减少用水量，达到节约水泥、降低水化热的目的。 选用级配良好的骨料，并严格控制砂石的含泥量，降低水灰比，加强振捣，以提高混凝土的密实度和抗拉强度。 高温季节浇筑混凝土时，分层浇筑并控制每层厚度不大于 30cm，充分利用层面散热。 在混凝土中埋入循环水管，注入冷水循环降温，使混凝土体内热量及时排出，减少混凝土体内外温差。 改善约束条件：a.合理的分缝分块；b.避免基础过大的起伏；c.合理安排施工工序避免过大的高差和侧面长期暴露。 浇筑混凝土后，表面应及时用塑料薄膜、草帘或草袋子、锯末等覆盖，并洒水养护。夏季应适当延长养护时间；在冬季，混凝土表面应采取保温措施，以防止寒潮袭击。 采取上述这些措施
6、的主要目的就是要降低混凝土浇筑温度和水泥水化热引起的温度升高及提高混凝土表面的温度值，降低混凝土内外温差。降低混凝土浇筑温度，不仅可以直接降低混凝土的最高温度，从而减少温度应力；同时还因为混凝土的浇筑温度降低到周围环境温度以下时，形成负的初始温差。这种温差初期将在表面引起压应力，有利于防止早期的表面裂缝；后期将在内部引起压应力，从而抵消因内外温差引起的内部拉应力，对防止内部裂缝也有好处。 降低水化热温升，在大体积混凝土中有特别重要的作用，因为水泥标号较高，水化热温升值较大。降低水化热温升值的措施，除了有条件时采用低热水泥和加强表面散热外，主要应通过合理选择原材料和配合比，降低水泥用量。 3、混
7、凝土的早期养护 实践证明，混凝土的常见裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，主要原因是温度梯度造成，寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。因为混凝土浇筑初期，由于水化热的散发，表面引起相当大的拉应力，此时表面温度亦较大气温度高，这时拆模，表面温度骤降，必然引起温度梯度，从而在表面附加一拉应力，与水泥水化热应力叠加，再加上混凝土干缩，表面的拉应力达到很大的数值，应有导致裂缝的危险，但如果在拆模后及时在表面覆盖保温材料，对防止混凝土表面产生过大的拉应力，具有显著的效果。从温度应力的观点出发，保温应达到以下要求： 防止混凝土内外温差及混凝土表面温度梯度，防止表面裂缝。 防止混凝土过冷，应昼设法使混凝土的施工
8、期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度。 防止老混凝土过冷，减少新老混凝土之间的约束。 混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿条件，以达到两个方面的效果，一方面使混凝土免受不利温度、湿度变化的侵袭，防止有害的冷缩和干缩；一方面使水泥水化作用顺利进行，以期达到设计的强度的抗拉能力。适宜的温、湿度条件是相互关联的，混凝土的保温措施一般都有保湿的效果。 从理论上分析，新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的需求而有余。但由于蒸发等原因常引起水分损失，从而推迟水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。因此混凝土浇筑的最初几天是养护的关键时期，在施工中应切实重视起来。 4、结束语 在
9、工程实践中，对裂缝产生的原因进行分析总结，裂缝产生的主要原因就是水泥硬化过程中释放大量的水化热所产生的温度应力超过混凝土的极限抗拉强度。所以如何控制大体积混凝土水化热升温和结构物体内外温差，是大体积混凝土能否产生裂缝的关键。 施工中要充分考虑混凝土原材料的选择，配合比的优化，适当地掺混合料、外加剂来提高混凝土的性能。同时注意浇筑方法、入仓温度、浇筑层厚、混凝土绝热温升、 混凝土自生体积变形及徐变、 混凝土弹性模量变化、 外界水温及气温变化、在结构物内埋设冷却水管、拆模后加强覆盖养护等。这些方法在实践应用中收到了良好的效果，总之，结合多种预防和处理措施，混凝土的裂缝是完全可以避免的。 参考文献： 1 朱伯芳,大体积混凝土温度应力与温度控制,北京：中国电力出版社,1999 2 王铁梦,工程结构裂缝控制,北京：中国建筑工业出版社,1997年 8 月 3 覃维祖,混凝土的收缩,开裂及其评价与防治,混凝土,2001(7):36
