大体积混凝土论文.docx

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大体积混凝土论文

论混凝土裂缝的成因及控制

摘要内容：

混凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又难于解决的工程实际问题，本文对混凝土工程中常见的一些裂缝问题进行了分析，并针对具体情况提出了一些预防、处理措施。

混凝土结构裂缝归纳为：

（一）荷载引起的裂缝及预防

（二）混凝土干缩引起的裂缝及预防（三）塑性收缩引起的裂缝及预防（四）地基基础变形引起的裂缝及预防（五）温度引起的裂缝及预防（六）化学反应引起的裂缝及预防（七）施工工艺质量引起的裂缝及预防。

在大体积混凝土施工过程中，如何控制温度变化，防止因温度差较大产生变形而引起的裂缝，提高混凝土的抗渗性、抗裂性，提高建筑结构的耐久性，是混凝土施工的关键，混凝土如发生贯通裂缝，将会严重影响混凝土结构的整体受力性，其耐久性、防水性也随之降低，给结构带来极大的危害，影响到结构的正常使用。

结合北京齿轮总厂自建小区住宅楼施工实例对基础底板大体积混凝土施工裂缝问题进行论述。

实践证明，只要施工组织合理，技术管理严密，施工工艺切实可行，从材料选择、技术要求、养护测温、改进施工工艺等几方面采取措施，能够有效控制混凝土的内外温差，避免有害裂缝的发生，保证施工质量。

一、前言

混凝土因其价格低廉、抗压强度高、可浇筑成各种形状，且其耐火性好、不易风化、养护费用低，成为建筑结构中使用最广泛的建筑材料。

混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。

由于混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题，硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝，正是由于这些初混凝土建筑和构件通常都是带缝工作的，由于裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力，影响建筑物的外观、使用寿命，严重者将会威胁到人的安全。

混凝土裂缝产生的原因很多，有变形引起的裂缝：

如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝；有外载作用引起的裂缝；有养护环境不当和化学作用引起的裂缝等等。

在实际工程中要区别对待，根据实际情况解决问题。

二、混凝土工程中常见裂缝及预防

（一）荷载引起的裂缝及预防

混凝土在常规静、动荷载及次应力产生的裂缝称荷载裂缝，主要包括直接应力裂缝和次应力裂缝两种。

1、直接应力裂缝:

是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝，裂缝产生的原因有：

⑴设计计算阶段，结构计算时不计算或部分漏算；计算模型不合理；结构受力假设与实际受力不符；荷载少算或漏算、内力与配筋计算错误；结构安全系数不够；结构设计时不考虑施工的可能性；设计断面不足；钢筋设置偏少或布置错误；结构刚度不足；构造处理不当；设计图纸交代不清等。

⑵施工阶段，不加限制地堆放施工机具、材料；不按设计图纸施工；擅自更改结构施工顺序；改变结构受力模式等。

⑶使用阶段，超出设计荷载堆放重物等。

2、次应力裂缝:

是指由外荷载引起的次生应力产生的裂缝，裂缝产生的原因有：

在设计外荷载作用下，由于结构物的实际工作状态同常规计算有出入或计算不考虑，从而在某些部位引起次应力导致结构开裂。

主要预防措施：

在设计上，应注意避免结构突变或断面突变，当不能回避时，应做局部处理，如转角处做圆角，突变处做成渐变过渡，同时加强构造配筋，转角处增配斜向钢筋，对于较大孔洞有条件时可在周边设置护边角钢。

（二）混凝土干缩引起的裂缝及预防：

干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。

水泥浆中水分的蒸发会产生干缩，且这种收缩是不可逆的。

干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果：

混凝土受外部条件的影响，表面水分损失过快，变形较大，内部湿度变化较小变形较小，较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束，产生较大拉应力而产生裂缝。

相对湿度越低，水泥浆体干缩越大，干缩裂缝越易产生。

干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝，宽度多在0.05~0.2mm之间，大体积混凝土中平面部位多见，较薄的梁板中多沿其短向分布。

干缩裂缝通常会影响混凝土的抗渗性，引起钢筋的锈蚀影响混凝土的耐久性，在水压力的作用下会产生水力劈裂影响混凝土的承载力等等。

混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。

主要预防措施：

一是选用收缩量较小的水泥，一般采用中低热水泥和粉煤灰水泥，降低水泥的用量。

二是混凝土的干缩受水灰比的影响较大，水灰比越大,干缩越大，因此在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比的选用，同时掺加合适的减水剂。

三是严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比，混凝土的用水量绝对不能大于配合比设计所给定的用水量。

四是加强混凝土的早期养护，并适当延长混凝土的养护时间。

冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时间，并涂刷养护剂养护。

五是在混凝土结构中设置合适的收缩缝。

（三）.塑性收缩裂缝及预防

塑性收缩是指混凝土在凝结之前，表面因失水较快而产生的收缩。

塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现，裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一，互不连贯状态。

较短的裂缝一般长20~30cm，较长的裂缝可达2~3ｍ，宽1~5mm。

其产生的主要原因为：

混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小，或者混凝土刚刚终凝而强度很小时，受高温或较大风力的影响，混凝土表面失水过快，造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩，而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩，因此产生龟裂。

影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等等。

主要预防措施：

一是选用干缩值较小早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。

二是严格控制水灰比，掺加高效减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性，减少水泥及水的用量。

三是浇筑混凝土之前，将基层和模板浇水均匀湿透。

四是及时覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫、麻片等，保持混凝土终凝前表面湿润，或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。

五是在高温和大风天气要设置遮阳和挡风设施，及时养护。

（四）、地基基础变形引起的裂缝：

由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。

基础不均匀沉降的主要原因有：

1、地质勘察精度不够，试验资料不准。

在没有充分掌握地质情况就设计、施工，是造成地基不均匀沉降的主要原因。

2、结构荷载差异太大。

在地质情况比较一致条件下，各部分基础荷载差异太大时，有可能引起不均匀沉降。

3、结构基础类型差别大。

同一建筑物中，混合使用不同基础或基底标高差异大时，也可能引起地基不均匀沉降。

4、分期建造的基础，也可能引起地基不均匀沉降。

5、地基冻胀。

在低于零度的条件下，含水率较高的地基土因冰冻膨胀，一旦温度回升，冻土融化，地基下沉。

因此地基的冰冻或融化均可造成不均匀沉降。

主要预防措施：

一是对松软土、填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固。

二是保证模板有足够的强度和刚度，且支撑牢固，并使地基受力均匀。

三是防止混凝土浇灌过程中地基被水浸泡。

四是模板拆除的时间不能太早，且要注意拆模的先后次序。

五是在冻土上搭设模板时要注意采取一定的预防措施。

（五）、温度引起的裂缝及预防：

混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。

温度裂缝区别其他裂缝最主要的特征是随温度变化而扩张或合拢。

引起温度变化的主要因素有：

1、年温差。

一年中四季温度不断变化，但变化相对缓慢，一般以一月和七月平均温度作为变化幅度。

2、骤然降温。

突降大雨、冷空气侵袭等可导致结构外表面温度突然下降，但因内部温度变化相对较慢而产生温度梯度。

3、水化热。

出现在施工过程中，大体积混凝土浇筑之后由于水泥水化放热，致使内部温度很高，内外温差太大，致使表面出现裂缝。

施工中应根据实际情况，尽量选择水化热较低的水泥，限制水泥单位用量，降低骨料入模温度，降低内外温差，缓慢降温，必要时可采用循环冷却系统进行内部散热，或采用薄层连续浇筑以加快散热。

4、蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当，骤冷骤热，内外温度不均，易出现裂缝。

主要预防措施：

1、尽量选用低热或中热水泥，如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。

2、减少水泥用量,将水泥用量尽量控制在450kg/m3以下。

3、降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下；4、改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量,降低水化热；5、改善混凝土的搅拌加工工艺，降低混凝土的浇筑温度；6、在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌合物的流动性、保水性，降低水化热，推迟热峰的出现时间；7、高温季节浇筑时可以采用搭设遮阳板等辅助措施控制混凝土的温升，降低浇筑混凝土的温度；8、大体积混凝土的温度应力与结构尺寸相关，混凝土结构尺寸越大，温度应力越大，因此要合理安排施工工序，分层、分块浇筑，以利于散热，减小约束；9、在大体积混凝土内部设置冷却管道，通冷水或者冷气冷却，减小混凝土的内外温差；10、加强混凝土温度的监控，及时采取冷却、保护措施；11、预留温度收缩缝；12、减小约束，浇筑混凝土前宜在基岩和老混凝土上铺设5mm左右的砂垫层或使用沥青等材料涂刷；13、加强混凝土养护，混凝土浇筑后，及时用湿润的草帘、麻片等覆盖，并注意洒水养护，适当延长养护时间，保证混凝土表面缓慢冷却。

在寒冷季节，混凝土表面应设置保温措施，以防止寒潮袭击。

十四是混凝土中配置少量的钢筋或者掺入纤维材料将混凝土的温度裂缝控制在一定的范围之内。

（六）、化学反应引起的裂缝及预防

碱骨料反应裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝是钢筋混凝土结构中最常见的由于化学反应而引起的裂缝。

混凝土拌和后会产生一些碱性离子，这些离子与某些活性骨料产生化学反应并吸收周围环境中的水而体积增大，造成混凝土酥松、膨胀开裂。

这种裂缝一般出现中混凝土结构使用期间，一旦出现很难补救，因此应在施工中采取有效措施进行预防。

主要的预防措施：

一是选用碱活性小的砂石骨料。

二是选用低碱水泥和低碱或无碱的外加剂。

三是选用合适的掺和料抑制碱骨料反应。

由于混凝土浇筑、振捣不良或者是钢筋保护层较薄，有害物质进入混凝土使钢筋产生锈蚀，锈蚀的钢筋体积膨胀，导致混凝土胀裂，此种类型的裂缝多为纵向裂缝，沿钢筋的位置出现。

（七）、施工工艺质量引起的裂缝及预防：

在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理、施工质量低劣，容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝，特别是细长薄壁结构更容易出现。

裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生的原因而异，比较典型常见的有：

1、混凝土保护层过厚，或乱踩已绑扎的上层钢筋，使承受负弯矩的受力筋保护层加厚，导致构件的有效高度减小，形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。

2、混凝土振捣不密实、不均匀，出现蜂窝、麻面、孔洞，是导致钢筋锈蚀或其他荷载裂缝的起源点。

3、混凝土浇筑过快，流动性较低，在硬化前因混凝土沉实不足，硬化后沉实过大，容易在浇筑数小时后发生裂缝，即塑性收缩裂缝。

4、混凝土搅拌、运输时间过长，使水分蒸发过多，引起混凝土塌落度过小，使得在混凝土体积上出现不规则的收缩裂缝。

5、混凝土初期养护时急剧干燥，使得混凝土与大气接触的表面上出现不规则的收缩裂缝。

6、用泵送混凝土施工时，为保证混凝土的流动性，增加水和水泥用量，或因其他原因加大了水灰比，导致混凝土凝结硬化时收缩量增加，使得混凝土体积上出现不规则的裂缝。

7、混凝土分层或分段浇筑时，接头部位处理不好，易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。

如混凝土分层浇筑时，后浇混凝土因停电、下雨等原因未能在前浇混凝土初凝前浇筑，引起表面之间的水平裂缝；采用分段浇筑时，先浇混凝土接触面凿毛、清洗不好，新旧混凝土之间粘结力小，或后浇混凝土养护不到位，导致混凝土收缩而引起裂缝。

8、混凝土早期受冻，使构件表面出现裂纹，或局部剥落，或脱模后出现空鼓现象。

9、施工时模板刚度不足，在浇筑混凝土时，由于