1、建设工程大体积混凝土材料型裂缝控制【摘要】本文主要分析了大体积混凝土材料型裂缝的种类以及所带来的危害，并针对引起大体积混凝土裂缝产生的原因相应的提出了控制手段和方法。 【关键词】大体积混凝土 材料型裂缝 温度 施工工艺 控制 中图分类号：TU375 文献标识码：A 文章编号： 随着近年来国民经济和基础建设的快速发展，建筑规模的不断扩大，城市建设中大型现代化构筑物的不断增多，大体积混凝土已成为大型设施或构筑物主体的重要组成部分。所谓大体积混凝土，顾名思义，一般理解为尺寸较大的混凝土。 大体积混凝土施工规范GB50496-2009 中定义大体积混凝土为混凝土结构物实体最小尺寸大于或等于 1m，或预
2、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，即称为大体积混凝土。 一、大体积混凝土材料型裂缝的种类 大体积混凝土中的材料型裂缝，是一种非受力的变形变化，主要是由温度应力和混凝土的塑形收缩所引起的。 温度应力引起的裂缝 温度裂缝产生的主要原因是由温差造成的。温差产生的时段，可分为以下三种： 1.1 混凝土浇筑初期 混凝土浇筑初期，胶凝材料水化产生大量的水化热，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，使得混凝土内部温度上升，而混凝土表面温度为室外环境温度，这就形成了内外温差。 1.2 混凝土强度成型期 混凝土内部热量是通过表面向外散发的，降温阶段混凝
3、土温度场的分布就是中心温度高、表面温度低的状态。在混凝土内部产生较大的内约束，和边界条件混凝土的外约束产生拉应力。这种由内部温差带来的温度应力的变化十分复杂，很容易在混凝土中产生裂缝。 1.3 混凝土拆模阶段 由于水化热的作用，拆除模板前的混凝土温度一般高于当时的环境气温。拆除模板后，混凝土直接与温度较低的空气接触，造成表面温度急剧下降，在混凝土表面将产生相当大的拉应力，从而导致裂缝的产生。塑形收缩引起的裂缝 大体积混凝土在使用的水泥活性大、混凝土温度高，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
4、力，混凝土的表面应力就会出现分布不均匀，随之出现裂缝。 二、大体积混凝土材料型裂缝的危害 材料型裂缝因为其是一种非受力的变形变化，而且发展比较缓慢，往往会被忽视而造成严重后果。大体积混凝土早期裂缝在以上各种阶段和因素的作用下，很容易发展成具有破坏性的贯穿裂缝和深层裂缝。贯穿裂缝和深层裂缝会破坏结构的整体性，改变混凝土的受力条件，使得局部甚至整体结构有发生破坏的可能，严重影响建筑物的质量和运行安全。因此，在施工过程中控制材料型裂缝的产生，对于日常的生产生活具有重大的意义。 三、大体积混凝土材料型裂缝的控制 根据之前的分析，材料型裂缝主要是由温差和收缩引起的。所以，为了控制裂缝的产生，就要最大限度
5、的降低温差、减小混凝土的收缩。 从原材料的组成上来控制： 水泥 水泥的水化热是矿物成分与细度的函数，要降低水泥的水化热，主要是选择适宜的矿物组成和调整水泥的细度模数。试验表明水泥中铝酸三钙和硅酸三钙含量高的，水化热较高。因此在施工中一般采用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。另外，在不影响水泥活性的情况下，要尽量使水泥的细度适当减小，因为水泥的细度会影响水化热的放热速率，试验表明比表面积每增加 100cm2/g，1d 的水化热增加 17J/g21 J/g，7d和 20d 均增加 4J/g12 J/g。 1.2、掺加粉煤灰 为了减少水泥用量，降低水化热并提高和易性，我们可以把部分水泥用粉煤灰代替，掺入
6、粉煤灰主要有以下作用： 1.2.1、由于粉煤灰中含有大量的硅、铝氧化物，其中二氧化硅含量40%60%，三氧化二铝含量 17%35%，这些硅铝氧化物能够与水泥的水化产物进行二次反应，是其活性的来源，可以取代部分水泥，从而减少水泥用量，降低混凝土的热胀。 1.2.2、由于粉煤灰颗粒较细，能够参加二次反应的界面相应增加，在混凝土中分散更加均匀。 1.2.3、同时，粉煤灰的火山灰反应进一步改善了混凝土内部的孔结构，使混凝土中总的孔隙率降低，孔结构进一步的细化，分布更加合理，使硬化后的混凝土更加致密，相应的收缩值也更少。 1.3、骨料 1.3.1、粗骨料 在允许的范围内，尽量扩大粗骨料的粒径。因为粗骨料
7、粒径越大，级配越好，孔隙率越小，总表面积越小，每立方米的用水泥砂浆量和水泥用量就越小，水化热就随之降低，对防止裂缝的产生有积极作用。 1.3.2、细骨料 宜采用级配良好的中砂和中粗砂，最好用中粗砂，因为其孔隙率小，总表面积小，这样混凝土的用水量和水泥用量就可以减少，水化热就低，裂缝就减少，另一方面，要控制砂子的含泥量，含泥量越大，收缩变形就越大，裂缝就越严重，因此细骨料尽量用干净的中粗砂。 1.4、加入外加剂 加入外加剂后能减小混凝土收缩开裂的机会，不同的外加剂对混凝土收缩开裂性能有着不同的影响。 1.4.1、减水剂 减水剂的主要作用改善混凝土的和易性，降低水灰比，提高混凝土强度或在保持混凝土
8、一定强度时减少水泥用量，而水灰比的降低，水泥用量的减少对防止开裂是十分有利的。 1.4.2、缓凝剂 缓凝剂的作用延缓混凝土放热峰值出现的时间，由于混凝土的强度会随龄期的增长而增大，所以等放热峰值出现时，混凝土强度也增大了，从而减小裂缝出现的机率。 1.4.3、引气剂 引气剂在混凝土的应用对改善混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土耐久性能十分有利。在一定程度上增大了混凝土的抗裂性能。 采用合理的施工工艺来控制 2.1、混凝土的拌制 2.1.1、在混凝土拌制过程中，要严格控制原材料计量准确，同时严格控制混凝土出机坍落度。目前建设工程中商品混凝土的应用比较普遍，这就要求对于到达现场的混凝土坍落度要求更
9、高。 2.1.2、要尽量降低混凝土拌合物出机口温度，拌合物可采取送冷风对拌和物进行冷却或是在高温天气加冰拌合，一般使新拌混凝土的温度控制在 6左右。 2.2、混凝土浇筑、拆模 2.2.1、混凝土浇筑过程质量控制 浇注过程中振捣时间应均匀一致以表面泛浆为宜，间距要均匀，以振捣力波及范围重叠二分之一为宜，浇注完毕后，表面要压实、抹平，以防止表面裂缝。另外，浇注混凝土要求分层浇注，分层流水振捣，同时要保证上层混凝土在下层初凝前结合紧密。避免纵向施工缝、提高结构整体性和抗剪性能。 2.2.2、浇筑时间控制 尽量避开在太阳辐射较高的时间浇注，若由于工程需要在夏天进行施工，则需避开中午高温时段，浇筑安排在
10、夜间进行。 2.2.3、混凝土拆模时间控制 混凝土在实际温度养护的条件下，强度达到设计强度的 75%以上，混凝土中心与表面最低温度控制在 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。 2.3、表面隔热保护 混凝土浇筑后，由于内部较表面散热快，会形成内外温差，表面收缩受内部约束产生拉应力，但是这种拉应力通常很小，不至于超过混凝土的抗拉强度而产生裂缝。但是如果此时受到冷空气的袭击，或者过分通风散热，使表面温度降温过大就很容易导致裂缝的产生，所以在混凝土在拆模后，特别是低温季节，在拆模后立即采取表面保护。防止表面降温过大，引起裂缝。另外，当日平均气温在 23d 内连续下降不小于68时，
11、28d 龄期内混凝土表面必须进行保护。 2.4、养护 混凝土浇注完毕后，应及时洒水养护以保持混凝土表面经常湿润，这样既减少外界高温倒罐，又防止干缩裂缝的发生，促进混凝土强度的稳定增长。一般在浇注完毕后 1218h 内立即开始养护，连续养护时间不少于 28d 或设计龄期。 2.5、通水冷却 若是在高温季节施工，则要在初期采用通制冷水来降低混凝土最高温度峰值，但注意，通水时间不能过长，因为时间过长会造成降温幅度过大而引起较大的温度应力。为了削减内外温差，还应在夏末秋初进行中期通水冷却，中期通水一般采用河水，通水历时两个月左右。后期通水是使混凝土柱状块达到接缝灌浆的必要措施，一般采用通河水和通制冷水
12、相结合的方案。 综上所述，大体积混凝土材料型裂缝产生的主要原因是温度和后期保护。只有从原材料的选择、配制、拌合、养护等方面综合考虑，才能控制混凝土不出现或少出现裂缝，从而保证结构正常的安全性和使用性。建筑工程从业者一定要认识到大体积混凝土裂缝预防控制的重要性，科学分析、合理选材、提高现场施工过程中的技术水平，以实现最大的经济、社会和环境效益。 参考文献 1刘彦宏大体积混凝土施工裂缝的防治及温差控制建筑科学2000 2高友良、贺侯平、赵燕莉大体积混凝土裂缝的的形成原因及防治措施科技创新导报2008 3陈宝春大体积混凝土裂缝的成因及控制建材技术与应用2003 4尤启俊外加剂对混凝土收缩抗裂性能的影响混凝土2004
