1、浅谈地下大体积混凝土裂缝成因及防治措施中图分类号：TU375 文献标识码：A 一、大体积混凝土是指混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于 1m 的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。 二、大体积混凝土特点:结构厚实，混凝土量大，工程条件复杂，一般都是地下现浇钢筋混凝土结构，要求有防水功能，施工技术要求高，水泥水化热较大（预计温差超过 25 度） ，易使结构物产生温度变形。因为平面尺寸过大，约束作用所产生的温度力也愈大，如采取控制温度措施不当，温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时，则易产生裂缝。三、地下大体积砼出现裂缝后,会危害结构安全、影
2、响结构的耐久性，如果造成渗漏必然会增加维修、维护及使用费用，人防工程更是不允许漏水、漏气。 四、大体积砼裂缝形成的主要原因 裂缝产生的原因可分为两类：一是结构型裂缝，是由外荷载引起的，包括常规结构计算中的主要应力以及其他的结构次应力造成的受力裂缝。二是材料型裂缝，是由非受力变形变化引起的，主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的。本文主要探讨材料型裂缝。其中具体原因如下。 4.1 温度应力引起裂缝（温度裂缝） 目前温度裂缝产生主要原因是由温差造成的。温差可分为以下三种：混凝土浇注初期，产生大量的水化热，由于混凝土是热的不良导体，水化热积聚在混凝土内部不易散发，常使混凝土内部温度上升，而混凝土表面温
3、度为室外环境温度，这就形成了内外温差，这种内外温差在混凝土凝结初期产生的拉应力当超过混凝土抗压强度时，就会导致混凝土裂缝；另外，在拆模前后，表面温度降低很快，造成了温度陡降，也会导致裂缝的产生；当混凝土内部达到最高温度后，热量逐渐散发而达到使用温度或最低温度，它们与最高温度的差值就是内部温差；这三种温差都会产生温度裂缝。在这三种温差中，较为主要是由水化热引起的内外温差。 4.2 收缩引起裂缝 收缩有很多种，包括干燥收缩、塑性收缩、自身收缩、碳化收缩等等。这里主要介绍干燥收缩和塑性收缩。 4.3 塑性收缩 在水泥活性大、混凝土温度较高，或在水灰比较低的条件下会加剧引起开裂。因为这时混凝土的泌水明
4、显减少，表面蒸发的水分不能及时得到补充，这时混凝土尚处于塑性状态，稍微受到一点拉力，混凝土的表面就会出现分布不均匀的裂缝，出现裂缝以后，混凝土体内的水分蒸发进一步加大，于是裂缝进一步扩展。 防止裂缝的措施 由以上分析，材料型裂缝主要是由温差和收缩引起，所以为了防止裂缝的产生，就要最大限度的降低温差和减小混凝土的收缩，具体措施如下。 （一）原材料选用 1水泥：选用中、低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，早期水化热低，或者保证砼强度的前提下减少水泥用量。 2 粉煤灰：可以减少水泥用量，降低水化热，降低、推迟热高峰值出现的时间，并提高和易性，减少砼收缩。粉煤灰掺入量不易过多。 3 粗骨料：满足其它要
5、求情况下，选择连续级配的大粒径粗骨料，可以降低水泥用量和水化热。 4 细骨料：宜采用含泥量小、级配良好的中砂和中粗砂，最好用中粗砂。 5 加入外加剂改变砼性能 5.1 减水剂可以改善混凝土的和易性，降低水灰比，提高混凝土强度或减少水泥用量。 5.2 缓凝剂可以延缓混凝土初凝时间、改善和易性，使大体积砼浇筑时不会出现计划外的施工缝而影响整体性。 5.3 引气剂可以改善混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土耐久性和抗裂性能。 5.4 膨胀剂对混凝土收缩有补偿功能，可提高混凝土的抗裂性。 5.5 外加剂掺量不能过大，否则会产生负面影响。 （二）混凝土的拌制 1 严格控制配合比，计量准确，同时严格控制混凝
6、土出机塌落度,一般 180200mm。 2 尽量降低混凝土拌合物出机温度及入模温度，以降低大体积砼的总温升值和减小结构的里表温差。可以为骨料搭设简易遮阳设施，向骨料喷射水雾或使用前淋水冲洗，送冷风对拌和物进行冷却，加冰拌合，一般使新拌混凝土的温度控制在 6左右为宜。征得设计单位同意后，可用混凝土 60d 或 90d 的强度作为配合比设计、混凝土强度评定及验收的依据。 （三）混凝土的浇筑 1 施工前进行施工阶段大体积混凝土浇筑体的温度、温度应力及收缩应力试算，方法详见大体积砼施工规范附录 B，根据试算决定是否采取构造措施。 2 在工期允许情况下,避开恶劣天气等不利环境条件施工。 3 保证混凝土连
7、续浇筑，采用多家供应商品混凝土，应先统一技术标准。 4 采用整体分层连续浇筑或推移式连续浇筑施工,使砼的水化热能尽快散失。分层浇筑应缩短间歇时间，在前层混凝土初凝之前将次层混凝土浇筑完毕。 5 大体积混凝土厚度超过 2 米时, 可以设水平施工缝，利于水化热的散发，减小温度应力。构造上宜在施工缝处前层砼上表面及后层砼的下表面设置细而密的温度收缩钢筋。 6 超长大体积混凝土施工，应选用下列方法控制结构不出现有害裂缝：6.1 设置后浇带 6.2 跳仓法施工：跳仓的最大分块不宜大于 40m，间隔施工时间不宜小于 7d，接缝处按施工缝及防水的要求设置和处理。 7 采用二次振捣工艺。混凝土分层浇筑，分层振
8、捣，使上下两层砼在初凝前结合良好。增加砼的密实度，提高结构整体性和抗剪性能、抗裂能力,避免纵向施工缝。 8 表面及时进行二次抹压处理 浇筑完成 45 小时后表面按标高刮平，初凝前用铁滚筒碾压数遍，终凝前,用木抹子搓平压实，防止干缩裂纹。当表面浮浆较厚时，在初凝前将粒径 24cm 的石子均匀的撒在混凝土表面，并轻轻拍平；或在混凝土表面设置收缩应力钢筋。 9 混凝土在入模后,在入模温度基础上的温升值不宜大于 50。 （四）混凝土拆模时间控制：混凝土强度达到设计强度的 75%以上，混凝土里表温差控制在 25以内，预计拆模后混凝土表面温降不超过9以上允许拆模。 （五）大体积砼养护:混凝土浇筑 1218
9、h 内开始养护，进行控温及保湿养护不少于 14d(有抗渗要求的不少于 15 天)或设计龄期。 1 大体积混凝土温度控制的方法 保温法是一种从结构物的外部进行温度控制的方法。混凝土浇筑成型后，通过覆盖保温材料、蓄存热水等办法，使混凝土表面缓慢的散热，提高砼混凝土表面的温度，减小混凝土里表温差，使温差所产生的拉应力小于砼抗拉强度，防止产生裂缝。保温层厚度计算详见大体积混凝土施工规范附录或建筑施工手册第四版。 降温法是从结构物的内部进行温度控制的方法，在混凝土浇筑前预埋通水管道，混凝土浇筑成型后，通过循环冷却水降温。通冷水时间不能过长，否则会造成降温过大而引起较大的温度应力。 做好测温工作，及时调整
10、保温及养护措施，控制混凝土内的温度变化，使大体积混凝土的里表温差不应超过 25、混凝土表面与大气温度差值不宜大于 20。降温速率不宜大于 2.0/d，最好控制在1.01.5/d。 2 混凝土浇筑完毕后，应及时洒水养护，保持混凝土表面经常湿润，防止产生干缩裂缝，使水泥在潮湿条件下进行充分的水化作用，提高砼的抗拉强度。促进混凝土强度的稳定增长,并能提高混凝土的抗渗性。 （六）大体积混凝土工程尚应符合下列要求： 1 结构配筋应结合大体积混凝土的施工方法,配置控制温度和收缩的构造钢筋。 2 采用减少大体积混凝土外部约束的技术措施。大体积混凝土置于岩石类地基上时，宜在混凝土垫层上设置滑动层,可采用一毡二
11、油或一毡一油(夏季)，以达到减少约束的目的。集水坑、电梯井标高较低部位，可在积水坑、电梯井壁外与垫层间设低密度苯板。 六、大体积混凝土的裂缝检查与处理 大体积混凝土的裂缝分为三种：表面裂缝、深层裂缝、贯穿裂缝。表面裂缝，对结构应力、耐久性和安全性基本没有影响，一般不作处理。对深层裂缝和贯穿裂缝可以用风镐、风钻或人工将裂缝凿除，至看不见裂缝为止，凿槽断面为梯形再在上面浇筑混凝土。在处理较深裂缝时，一般是在混凝土已充分冷却后，在裂缝上铺设 12 层的限裂钢筋后再继续浇筑新混凝土。对比较严重的裂缝可以采取水泥灌浆和化学灌浆。水泥灌浆适用于裂缝宽度在 0.5mm 以上时，对于裂缝宽度小于 0.5mm 时应采取化学灌浆。化学灌浆材料一般使用环氧-糠醛丙酮系等浆材。 参考资料 混凝土结构工程施工质量验收规范GB502042002 大体积混凝土施工规范GB50496-2009 建筑施工手册第四版
