大体积混凝土裂缝产生的原因分析与防控措施

　　论文关键词：大体积混凝土;裂缝;原因;防控措施

　　论文摘要：大体积混凝土结构物施工技术难度大，容易引发许多影响使用安全的质量隐患。本文从混凝土内部温度分布情况及其变化规律着手，分析了大体积混凝土施工过程中裂缝产生的原因，并提出相应的防控措施。

　　混凝土内部温度取决于混凝土本身所贮备的热能。在绝热条件下，混凝土内部最高温度为浇筑温度与水泥水化热温度总和。实际施工过程中，由于混凝土内部温度与外界环境温度之间存在温差，并且混凝土四周并不能充分散热，所以新浇筑的混凝土与周围环境之间便会发生热能交换。混凝土模板、外界环境和养护条件等因素都会不断改变混凝土内部所贮备的热能，并促使混凝土内部温度逐渐发生变化，表现为“由低到高，再由高到低”的变化过程，混凝土内部最高温度实际上是入模浇筑温度、水泥水化热引起的绝热升温和混凝土浇筑后的散热温度三者的叠加。

　　1 大体积混凝土裂缝的产生原因

　　混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及结构不合理，原材料不合格(如碱骨料反应)，模板变形，基础不均匀沉降等，归纳起来主要有以下几点。

　　外界气温变化。大体积混凝土在施工阶段，它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降，会大大增加内外层混凝土温差，这对大体积混凝土是极为不利的。温度应力是由于温差引起温度变形而造成的，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60℃-65℃，并且有较长的延续时间。因此，应采取温度控制措施，防止混凝土内外温差引起的温度应力。

　　混凝土的收缩。混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必需的，而约80%的水分要蒸发，多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后，再处于水饱和状态，还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化，在混凝土内部产生很大的收缩应力，导致混凝土的裂缝。影响混凝土收缩，主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺、养护条件等。

　　水泥水化热。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，所以水泥产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，产生温度应力和收缩应力。水化热产生的混凝土内部最高温度，多发生在浇筑后的最初3天至5天，以后逐渐降低，这与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关。结构裂缝主要是由降温和收缩引起的，前者引起外约束，是导致贯通裂缝的主要原因;后者引起自约束，主要引起表面裂缝。因此在降温阶段，如果温差较大，则早期出现裂缝的可能性较大。

　　约束条件。大体积混凝土与地基浇在一起，早期混凝土温度上升时，混凝土膨胀受到地基约束会产生压应力;当后期温度下降时，混凝土收缩受到地基约束便会产生拉应力。由于混凝土的抗压性能优于抗拉性能，所以在受压时一般不会出现裂缝，而在受拉时，当拉应力大于混凝土的抗拉强度时，就会在混凝土中出现垂直裂缝。

　　2 大体积混凝土裂缝的防控措施

　　2.1 科学用料、合理调配

　　控制含泥量。根据结构断面最小尺寸和泵送管道内径，选择合理的最大粒径。选用天然连续级配的粗集料，使混凝土具有较好的可泵性，减少用水量、水泥用量，进而减小水化热，以采用级配良好的中砂为宜，通过试验证明，采用细度模数2.8的中砂比采用细度模数2.3的中砂，可减少用水量20kg/m3-25kg/m3，可降低水泥用量28kg/m3-35kg/m3。因而降低了水泥水化热，混凝土温度升高和收缩，选用合理砂率对混凝土的可泵性是有所提高的。

　　控制水灰比。混凝土中掺入一定数量的优质粉煤灰。不但能代替部分水泥，而且粉煤灰颗粒呈球状具有滚动效应，起到润滑作用，可改善混凝土拌合物的流动性、粘聚性、保水性，并且能够补充泵送混凝土中粒径在0.315 mm以下的细集料达到占15%的要求，从而改善了可泵性。掺优质粉煤灰的混凝土后期强度高，在一定范围内60天比28天强度均可增长20%左右。