关于大体积混凝土防裂问题的探讨

关于大体积混凝土防裂问题的探讨

摘要：大体积混凝土在现代工程建设中占有重要地位。而在今天，混凝土的裂缝较为普遍，在大体积混凝土施工过程中裂缝几乎无所不在。本文将结合实例分析大体积混凝土裂缝的原因以及防裂的具体措施。

关键字：大体积混凝土；防裂；措施

近年来，随着国民经济和建筑技术的发展，建筑规模不断扩大，大型现代化技术设施或构筑物不断增多，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，日益受到人们的欢迎，于是大体积混凝土逐渐成为构成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，一般理解为尺寸较大的混凝土，美国混凝土学会给出了大体积混凝土的定义是：任何现浇混凝土，其尺寸达到必须解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度的减少开裂影响的，即称为大体积混凝土。 一、工程背景

结合深圳市绿景纪元大厦工程实际，该工程位于深圳市福田区，深南大道与福龙路交叉口，是集办公商业为一体的超高层民用建筑，总建筑面积约13.8万m2，共62层，建筑结构标高为273m。 二、大体积混凝土裂缝的原因

混凝土的开裂是普遍性的技术问题,裂缝一旦形成，危害很大，特别是基础贯穿裂缝若出现在重要部位,会降低结构耐久性及承载

力,危害建筑物的安全使用。 裂缝产生的原因可分为两类：

1、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。

2、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。

混凝土中产生的裂缝有多种原因，其主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，原材料不合格（如碱骨料反映），模板变形，基础不均匀沉降等。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不段上升，在表面引起拉应力，混凝土内部水泥水化产生大量的热无法及时从表面散发出去，从而导致温差过大。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝上的约束，又会在混凝土内部出现拉应力，当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。 混凝土随着温度的变化而发生膨胀与收缩,在施工阶段所产生的温度裂缝,是其内部矛盾发展的结果。这种裂缝的产生主要是浇筑初期混凝土弹性模量及强度都较低,水化热引起的急剧温升约束不大，温度应力较小。随着混凝土龄期增长，弹性模量增高，混凝土内部降温收缩的约束愈来愈大，当混凝土的抗拉强度较低不足以抵抗这种拉力时，便产生很大拉应力，从而开始出现温度裂缝。另外，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，表面干缩形变

受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝。 三、混凝土裂缝防控措施

1、设计时宜采用中低强度混凝土，避免采用高强度混凝土。为了控制大体积混凝土的表面收缩裂缝，可以适当采取在承台表面合理增加分布钢筋用量的措施，虽然单靠增加分布钢筋用量不能明显的防止裂缝出现，但适当增加分布钢筋的用量可以加强结构的整体性和减小温度裂缝的宽度。大体积混凝土工程施工中如果允许设置水平施工缝，应根据温度裂缝的要求进行分块，且设置必要的连接方式。

2、原材料的控制

（1）水泥：由于温差主要是由水化热产生的，所以为了减小温差就要尽量降低水化热，为了降低水化热，要尽量采取早期水化热低的水泥，由于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，硅酸盐水泥的矿物组成主要有：c3s、c2s、c3a和c4af，试验表明：水泥中铝酸三钙（c3a）和硅酸三钙（c3s）含量高的，水化热较高，所以，为了减少水泥的水化热，必须降低熟料中c3a和c3s的含量。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/g～21j/g，7d和20d均增加4j/g～

12j/g。

（2）骨料：①粗骨料，尽量扩大粗骨料的粒径，因为粗骨料粒径越大，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利。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沙。 3、施工过程控制

（1）降低大体积混凝土入模温度的措施：在混凝土运输过程中,尽量缩短运输时间,对泵管采取防晒措施。控制现场混凝土入模温度为30℃以内，有效控制施工过程中的温升。为确保混凝土质量浇筑中严格把关，避免产生不必要的工程质量问题。根据整体连续浇筑的原则，结合现场实际情况选择具体施工方案。考虑施工时间与混凝土的运输和等候时间,来选用适宜外加剂来满足连续浇筑的需要。总之,在混凝土的连续浇注中最重要是降低因水化热发生的内外温差,以此减少裂缝产生的机率。

（2）做好表面隔热保护：混凝土浇注后，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2～3d内连续下降不小于6～8℃时，28d龄期内混凝土表面必须进行表面保护。

（3）混凝土温度监测：测温区设在底板四分之一的范围,根据底板的对称性，多设几个个测点，以此为范围来监测整个底板的温度变化。同时，可在基坑内设3-4个温度计，测定环境温度。所有工作测点都通过热电偶补偿导线与设置在测试房的微机数据采集仪相联接，温度监测数据由采集仪处理后自动打印输出。以此作研究调整施工各阶段控温措施的依据,防止混凝土出现温度裂缝。 （4）加入外加剂：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；缓凝剂的作用：一是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；二是改善和易性，减少运输过程中的塌落度损失。

（5）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12～18h内立即开

始养护，连续养护时间不少于28d或设计龄期。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相结合的方案。 四、结语

大体积混凝土的开裂是目前学者和工程界关注的一个重要问题，其裂缝原因主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的，通过分析我们看出，可以通过精心选择原材料；并在施工中采用合理的方法；有针对性地采取措施来满足施工防控要求,来有效的防止裂缝的发生。