大体积混凝土裂缝成因

大体积混凝土裂缝成因（共8篇）

大体积混凝土裂缝成因 篇1

大体积混凝土裂缝有哪些成因原因?

1.混凝土自身因素：

(1)混凝土硬化时，水分逐渐减少，产生干燥收缩，干缩与骨料级配和水泥的品种、标准磨细度、水泥用量等有关，标准状态下，极限收缩变形值一般取3.24*10-4，对钢筋混凝土取值为2.5*10-4.

(2)混凝土浇筑后，水化凝结，由塑性状态向固体转化，产生塑性收缩，在混凝土表面形成0.05～0.1mm宽不规则裂纹。

(3)水泥标准修订后，水泥细度的比表面积平均值由300O/kg增加到330O/kg.水泥颗粒愈细，与水起反应的表面积就愈大，水化较快且较完全，因而凝结硬化快，早期强度高，但也增加了混凝土的温度收缩及干燥收缩，

2.混凝土施工原因

(1)混凝土从配合比设计、选用原材料、预拌、输送、浇筑、养护的全过程是一项系统工程，但多数施工人员仅对骨料粒径、配制强度提出要求，忽视保证技术性能的措施。又加上施工中，砂、石材料供应渠道不固定，质量不稳定，带来一些不确定因素，从而加大了混凝土裂缝出现的概率。

(2)大体积混凝土浇筑时多用泵送，受施工机具的影响，混凝土粗骨料粒径减小，水泥用量增加，砂率增大，导致更大的混凝土体积收缩，泵送混凝土的收缩值为6～8*10-4，比一般混凝土大2～3倍。

(3)混凝土浇筑振捣差，养护不及时或养护差，也是致使混凝土产生裂缝的一个重要原因。在光照和风的公共作用下，混凝土中水分蒸发速度加快。

(4)模板及其支架，强度、刚度、稳定性不够，或拆模过早，形成结构裂缝。

大体积混凝土裂缝成因 篇2

现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工, 如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝、大型桥梁的混凝土构件等。通常把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称为大体积混凝土, 它主要的特点就是体积大。大体积混凝土, 水泥水化热释放比较集中, 内部温升比较快。混凝土内外温差较大时, 会使混凝土产生温度裂缝, 影响结构安全和正常使用。必须解决水化热及随之引起的体积变形问题, 以最大限度减少开裂, 才能保证施工的质量。

1 裂缝的产生原因

混凝土在硬化过程中, 会产生体积变形。由于各种材料的线膨胀系数不同, 由互相约束而产生初始压应力、拉应力或剪应力, 造成在骨料与水泥石的粘结面上或水泥石本身之间出现肉眼难以看到的细微裂缝, 一般称之为微裂缝。在荷载或温度作用下, 裂缝扩展, 并逐渐互相贯通, 从而出现较大的肉眼可以看到的裂缝。一般宽度达到0.03~0.05mm时, 称为宏观裂缝, 即通常所称的裂缝。

混凝土的裂缝, 实际上是微裂缝的扩展。微裂缝在混凝土中是不可避免的, 对使用影响不大。钢筋混凝土规范明确规定:结构在所处的不同条件下, 允许存在一定宽度的裂缝。但在施工中, 应尽可能采取有效措施控制裂缝产生, 使结构尽可能不出现裂缝或尽量减少裂缝的数量和宽度, 尤其要尽量避免有害裂缝的出现, 从而确保工程质量。

2 大混凝土裂缝的分类

混凝土裂缝按照成因和外观表现可分为塑性裂缝、干缩裂缝、温度裂缝、荷载裂缝。

2.1 塑性裂缝

塑性裂缝一般出现在结构表面, 形状不规则, 且长短不一, 类似干燥后的泥浆面。塑性裂缝大都出现在混凝土浇筑初期, 一般在浇筑几小时之后出现。当混凝土本身与外界气温相差悬殊, 或本身温度长时间过高, 而气候又很干燥时, 便会出现塑性裂缝。这种裂缝在工程中出现较多。塑性裂缝多出现在暴露于空气中的混凝土表面。裂缝较浅, 长短不一, 短的仅20mm~30cm, 长的可达2m~3m, 宽lmm~5mm。裂缝互不连贯, 类似干燥的泥浆面。

塑性裂缝多是由于混凝土浇筑后, 表面没有及时覆盖, 受到风吹日晒, 表面游离水分蒸发过快, 体积急剧收缩, 而此时混凝土早期强度低, 不能抵抗这种变形能力, 因而开裂。另外, 使用收缩率较大的水泥和使用过量的细砂和粉砂以及水灰比过大、模板过于干燥也会导致塑性裂缝。

2.2 干缩裂缝

一般处于结构的表面, 缝宽较细, 多在0.05—0.20mm之间, 其走向纵横交错, 没有规律性。较薄的梁板构件的干缩裂缝多沿短边方向分布;整体性结构的干缩裂缝多发生在截面变化处;预制构件的干缩裂缝多发生在箍筋位置。干缩裂缝一般在混凝土露天养护完毕一段时间后, 在表层和侧面出现, 并随温度和湿度变化而逐渐发展。

干燥收缩主要是由水分在硬化后较长时间产生的水分蒸发引起的。混凝土的干燥收缩由于骨料的收缩很小, 因此主要是水泥石干燥收缩造成的。混凝土的水分蒸发、干燥过程是由外向内、由表及里逐渐发展的。由于混凝土蒸发干燥非常缓慢, 产生干燥收缩裂缝多数在一个月以上, 有时甚至一年半裁, 而且裂缝发生在表层很浅的位置, 裂缝细微。有时呈平行线状或网状, 常常不被人们注视。但是要特别注意, 由于碳化和钢筋锈蚀的作用, 干燥裂缝不仅损害薄壁结构的抗渗性和耐久性, 也会使大体积混凝土的表面裂缝发展成为更严重的裂缝, 影响结构的耐久性和承载能力。

2.3 温度裂缝

温度裂缝多平行于短边, 大面积的构件, 裂缝常纵横交错;深入的和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行, 裂缝沿着长边分段出现, 中间较密, 裂缝宽度一般在0.5-10mm之间。热胀引起的温度缝是中间粗, 两端细。冷缩裂缝的粗细变化不太明显, 其宽度在0.5mm以下, 且从上至下没有太大变化。温度裂缝大多发生在施工的中后期, 缝宽受温度变化影响较明显。

温度裂缝多缘于较大温差。对大体积混凝土来说, 因为混凝土土内部和表面的散热条件不同, 所以混凝土中心温度高, 形成温度梯度, 造成温度变形和温度应力。当这种温度应力超过混凝土的内外约束应力 (包括混凝土抗拉强度) 时, 就会产生裂缝。这种裂缝初期出现时很细, 随着时间的发展而继续扩大, 甚至达到贯穿的情况。

2.4 荷载裂缝

混凝土构件或结构在使用荷载、施加预应力、台座 (施工时) 或基础 (使用时) 变形时可能产生裂缝。荷载裂缝的分布、形状随荷载形式而异。荷载和其它作用在构件内所产生的拉应力超过了混凝土抗拉强度而产生的裂缝。在不改变混凝土等级的情况下, 要使混凝土不产生荷载裂缝, 关键是控制应力值。通常需通过结构验算和合理的施工方法来解决。

3 防止裂缝的措施

3.1 配合比设计

大体积混泥土配合比可采用低水泥用量、高粉煤灰掺量, 可降低水化热。研究表明正常非绝热条件下, 100kg/m3水泥温升12~16℃, 粉煤灰的水化热约为水泥的25~50%。控制水泥+高粉煤灰<420kg/m3。在水泥选择上可选用低热水泥, 如 (低热) 矿渣水泥、中热水泥、粉煤灰水泥、普硅水泥等。水泥强度等级应与混凝土等级匹配。选用大粒径粗骨料、中粗砂, 提高粗粗骨料用量。设计中使用低水胶比, 也可使用高效缓凝减水剂, 减少水的用量。

大体积混凝土配合比设计必须达到以下要求:

(1) 绝热温升低;

(2) 工作性好:坍落度、扩展度、坍落度损失、凝结时间和粘聚性;

(3) 收缩小, 抗裂性好。

3.2 大体积混凝土施工要点

严格控制施工流程中各个环节, 做好施工季节选择, 确定入仓混凝土温度及保证措施及选择合理的分层浇注厚度、间歇时间, 做好混凝土保温、保湿养护。重点做好以下方面:

(1) 冷却混凝土组分, 降低混凝土入仓温度;

(2) 合理分层浇筑;

(3) 预埋冷却水管

(4) 防止混凝土离析;

(5) 及时平仓;

(6) 有序合理振捣;

(7) 及时收浆;

(8) 加强保温、保湿养护;

(9) 注意施工缝处理。

3.3 大体积混凝土温控措施

应根据混凝土的水化热、入仓温度、气候条件、构筑物的平面尺寸、浇筑高度、基础约束条件以及混凝土的热学、力学性能, 进行浇筑后大体积混凝土内部“温度—应力”仿真计算, 并据此制定大体积混凝土施工温控标准、温控措施。施工过程中, 布置冷却水管及测温元件对混凝土温度和应力进行实时监控, 指导大体积混凝土施工。

4 结语

通过对大混凝土裂缝分析, 了解各种裂缝特点和形成原因, 充分认识大体积混凝土工程特点的基础上, 本着预防为主, 设计先导, 技术先进, 措施严密的质量控制原则, 认真做好每一个环节的工作。

4.1 妥选原材料, 优化配合比, 配制出满足技术要求, 且水化热低、干缩小、工作性好的混凝土。

4.2 混凝土施工振捣要密实, 后期养护要到位。

4.3 控制水的用量或掺加外加剂从而减少混凝土收缩。在保证可泵性前提下, 尽量降低混凝土用水量和坍落度, 一般坍落度宜控制在160mm以下。

4.4 控制混凝土内部和表面的温度差减小温度应力, 减少温度裂缝的产生。根据温控方案, 结合实际情况, 制定施工技术方案, 实测绝热温升, 或应采用水泥实测水化热数据计算所配制混凝土的绝热温升。

摘要：本文针对工程中大体积的混凝土裂缝问题, 分析了混凝土塑性裂缝、干缩裂缝、温度裂缝、荷载裂缝等各类裂缝的特点和成因, 提出了大体积混凝土裂缝的防止要从配合比设计、施工工艺环节及施工中温度监控等方面进行控制。

关键词：大体积混凝土,裂缝,成因

参考文献

[1]叶琳昌, 沈义.大体积混凝土施工[M].北京:中国建筑出版社, 1987.

大体积混凝土裂缝成因控制措施 篇3

关键词：大体积混凝土；控制裂缝；措施；配合比

１ 工程概况

某工程东西向长80m，南北向长50m，底板厚1.8m，双层双向钢筋，采用C30、S8抗渗混凝土，混凝土总量8600m3，必须一次性浇筑成型。设备使用过程中对底板有抗浮、刚度、裂缝控制、沉降均匀等方面较为严格的要求。

结合已经建立的理论体系，分析大体积混凝土裂缝产生的主要原因，提出了分块施工、优化配合比设计、采用中低水化热的矿渣水泥及“双掺”技术、设置循环冷却水管、严格控制混凝土入模温度及养护温度等有利于控制大体积混凝土施工过程中各项裂缝开展的措施，有效地解决了控制大体积混凝土裂缝的问题。

２ 裂缝产生的成因

2.1 水泥的水化热

水泥在水化过程中要产生大量的热量，是大体积混凝土内部热量的主要来源，大体积混凝土内部的热量不如表面的热量散失得快，很容易造成内外温差过大，当其所产生的温度应力大于混凝土本身的抗拉强度时就可能会产生裂缝，这是大体积混凝土产生裂缝的最主要成因。

2.2 地基作用力

大体积混凝土与地基浇在一起，由于温度的变化混凝土会出现膨胀或者收缩，此时受到地基的作用会产生相应的压应力或拉应力，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的裂缝。

2.3 外界气温变化

大体积混凝土在施工期间，大体积混凝土内部温度取决于浇筑温度、水泥水化温度和散热温度，当外界温度骤然变化（特别是骤然下降）时，就会迅速增加大体积混凝土内外温差，产生较大的温度应力，造成大体积混凝土出现裂缝。

2.4 混凝土的收缩变形

混凝土的拌和水中，只有约20％是水泥水化所需要的，其余80％都被蒸发，这部分水的蒸发是引起混凝土收缩的主要原因之一，当收缩变形受到约束时，就会因收缩应力而产生收缩裂缝。

３ 控制裂缝的一些施工技术措施

3.1混凝土配合比设计

对配合比设计的主要要求是：既要保证设计强度，又要大幅度降低水化热；既要使混凝土具有良好的和易性、可泵性，又要降低水泥和水的用量。

混凝土的热量主要来自水泥水化热，因而选用低水化热的矿渣硅酸盐水泥配制混凝土较好；精心设计混凝土配合比，采用掺加粉煤灰和减水剂的“双掺”技术，减少每m3混凝土中的水泥用量，以达到降低水化热的目的。

（１）选用水化热低的32.5MPa矿渣水泥，水泥用量仅为340kg∕m3。

（２）大掺量Ⅰ级粉煤灰掺量高达100kg∕m3，占水泥用量的29％，占胶凝材料总量的21％。在大体积混凝土中掺粉煤灰是增加可泵性、节约水泥的常用方法。

3.2 采用大粒径粗集料

选用适宜的骨料，施工中根据现场条件尽量选用粒径较大，级配良好的粗骨料；选用中粗砂，改善混凝土的和易性，并充分利用混凝土的后期强度，减少用水量。

3.3 设置冷却水管

在大体积混凝土中间部位预设蛇形冷却水管，强制降低混凝土水化热温度：冷却水管为φ32mm的薄壁钢管，按照蛇形布置。每层冷却水管间距为1ｍ，同一层每根水管间距为1ｍ，外侧水管距混凝土外边缘距离按0.5ｍ控制。冷却水管使用前应进行压水试验，防止管道漏水、阻水；混凝土浇筑到各层冷却水管标高后即开始通水，各层混凝土峰值过后即停止通水，通水流量应达到25L／min，通水时间根据测温结果确定；严格控制进出水温度，在保证冷却水管进水温度与混凝土内部最高温度之差不超过30℃条件下，尽量使进水温度最低；待主通水冷却全部结束后，应采用同标号水泥浆或砂浆封堵冷却水管。

３.４预测温度、设计养护方案

在约束条件和补偿收缩措施确定的前提下，大体积混凝土的降温收缩应力取决于降温值和降温速率。降温值＝浇筑温度＋水化热温升值－环境温度。为了防止大体积混凝土裂缝的产生，通过计算预测了混凝土的浇筑温度、混凝土温升值的可能产生应力，并据此制定了降低混凝土温差的控制措施，预先制定减缓降温速率的方案和一旦出现意外情况的应急措施。

其中，Ｗｃ为混凝土级配中水泥用量；Ｑ为水化热值；ξ为散热系数；FＡ为粉煤灰质量。

当混凝土厚度超过３ｍ时，计算值与实测值偏差过大。建议把（２）式改为：

（3）

三个公式有三种不同的计算结果，在实际施工计算时要考虑具体情况灵活运用。在考虑施工、养护方案时，均按最不利的情况考虑，以求稳妥。

（２）混凝土中心温度值：Ｔ１＝Ｔ２＋ΔＴ（ｔ），因为ΔＴ（ｔ）计算值较高，夏季的浇筑温度Ｔ１应采取措施降下来。如果不采取水中加冰等降温措施，计算得混凝土拌和温度：Ｔｃ＝ΣＴｉ·Ｗｉ。Ｃｉ／ΣＷｉ·Ｃｉ＝29.1℃。混凝土的出机温度：Ｔｊ＝Ｔｃ－0.16（Ｔｃ－Ｔｄ）＝30.1℃。混凝土浇筑温度：Ｔｊ－Ｔ１＋（Ｔｑ－Ｔ１）（A1＋A2＋…）＝29.7℃。这个温度是昼夜平均浇筑温度，如果白天最高气温是35℃，这时的浇筑温度Ｔｊ＝31.4℃。为了降低Ｔｊ，可采取如下措施：料場石子进仓前用凉水冲洗，水泥在筒仓内存放15d以上，晴天泵管用湿岩棉被覆盖，气温高时拌和水中加冰降温。其中，拌和水中加冰效果最好。

3.5确定保温材料的厚度，预测混凝土表面温度

据（3）式计算，混凝土中心最大温升达47.3℃，假如浇筑温度是30℃，混凝土中心温度将达77.3℃。如果环境平均温度Tｑ=（35＋23）/2=29℃。两者平均温差将有48.3℃，这是不允许的。解决办法是在混凝土浇筑完毕后在其表面覆盖材料保温，使表层混凝土温度提高，达到减小混凝土内表温差的目的。一般要求混凝土内表温差Ｔ１－Ｔ２≤25℃，对于较厚的混凝土，此温差值可适当放宽。由此可见，即使在炎热的夏季，大体积混凝上在降温阶段要“保温”养护。经过计算，提出两种养护方案供施工时选择，一种是盖一层塑料薄膜和一层3cm厚的防水岩棉被，另一种是蓄水2～12cm养护，深度随当时混凝土内外温差增减。实际施工中，采用第一种养护方案效果很好。塑料薄膜很有效地保证了混凝土表面的潮湿，既保证了表层混凝土的强度增长，又使前21d的降温阶段不致出现干燥收缩，保证了微膨胀剂充分发挥补偿收缩的作用。

４结束语

大体积混凝土在目前的建筑工程中越来越被广泛应用，占有着日益重要的位置，因此如何防止大体积混凝土产生裂缝成为越来越重要的研究课题。针对裂缝产生的原因，对症下药制定出合理的控制措施并结合工程的实际特点灵活的操作，就能有效的防止大体积混凝土裂缝的产生，确保工程的最终质量。

参考文献:

[1]蔡恒茂，孙昌玲．大体积混凝土温度收缩裂缝控制[J]．工程与建设，2007，21（5）:744－747．

[2]慕欣，关群，王国宪．大体积混凝土温度裂缝控制的实例[J]．工程与建设，2007，21（1）：53-56．

大体积混凝土裂缝成因 篇4

摘要：分析了大体积混凝土施工中产生裂缝的原因，并从混凝土材料组成、环境条件、施工工艺、外部荷载等方面，提出了针对性的防治措施，以有效解决混凝土裂缝问题，进而保证工程的施工质量。

关键词：大体积;混凝土;裂缝;措施

当前，建筑工程中一个绕不开的重要话题就是大体积混凝土施工，其主要特征就是体积大、水泥释放大量水化热，表面系数不高且内部温度上升快。要是混凝土内外温差变化急剧，混凝土就会出现裂缝，威胁建筑结构的安全，不利于工程施工的顺利开展。因此，研究大体积混凝土裂缝问题并进行有效地质量控制十分必要。

1.大体积混凝土施工特点

大体积混凝土体积相对较大，一次性完成浇筑。在施工过程中，由于超负荷的温度应力的存在，常常会出现裂缝。裂缝根据大小的不同可以分为宏^裂缝和微观裂缝两种。其中，宏观裂缝可以用肉眼直接观察到，对建筑物的施工质量有很大威胁;微观裂缝一般不会影响工程的施工质量，但是，微观裂缝可能会在某些因素的作用下发展成宏观裂缝，从而影响施工质量。因此，在大体积混凝+32程的施工过程中，控制裂缝的产生和发展就成为质量控制的关键所在。想要控制裂缝的产生及发展就要找出在大体积混凝土施工过程中裂缝的成因及发展规律，从而降低裂缝出现的概率;对于已经出现的裂缝要及时的进行处理，从而保证大体积混凝土的施工质量。

2.大体积混凝土施工过程中裂缝的成因

导致大体积混凝土施工过程中裂缝产生的主要原因是由于混凝土的温度应力和收缩应力的存在。而温度应力和收缩应力产生的主要原因可以归纳为以下四个方面。

2.1混凝土的材料组成

大体积混凝土工程在混凝土浇筑初期容易产生较高的水化热，水化热在混凝土内部积聚使混凝土内部温度远大于表面温度，内外温差的存在会产生温度应力，使混凝土内部受压外部受拉，而当拉应力超过混凝土抗压强度时，就会导致裂缝的产生。

水化热的程度与水泥种类及其用量密切相关，不同的.混合比、骨料级配等也会不同程度的影响水化热程度。

从微观上分析，可以将大体积混凝土看作由粗骨料和硬化水泥砂浆两种主要材料构成。水泥在水化作用之后逐渐凝结、硬化，在这个过程中，水泥浆失水收缩变形远大于粗骨料的收缩变形，收缩变形差的存在会使粗骨料受压，砂浆受拉，应力分布图见图1，以致骨料界面产生微裂缝，继而在某些因素的作用下发展成宏观裂缝。混凝土中水泥用量越大，收缩变形量越大;骨料粒径、含量越大，则收缩变形量越小。

配置混凝土时使用的各种添加剂也会不同程度的影响收缩量。因此，在大体积混凝土工程中，混凝土材料的选择会直接影响到裂缝的产生。另外，不合格的建筑材料在使用过程中极易发生性能劣化，从而影响混凝土的施工质量。

2.2环境条件

环境温度和湿度的变化会在混凝土内部形成变化不均匀的温度场和湿度场，促使内部微裂缝的发展，进而形成表面的宏观裂缝。大体积混凝土工程施工时，如果遇到连续的低温天气，混凝土浇筑后就会因为内外温差过大而产生混凝土裂缝。连续阴雨天气下，过多的雨水会渗入混凝土内部，影响混凝土的凝固，造成微小裂缝的扩展。混凝土浇筑之后及时完善的养护可以减小收缩变形。

2.3施工工艺

在大体积混凝土的施工过程中，混凝土的浇筑、振捣和后期养护都与裂缝的产生息息相关。一般大体积混凝土分层浇筑时，不同层面的混凝土由于温度、荷载的不同而容易产生深层裂缝，不正确的振捣方式也会造成混凝土分层开裂。

2.4外部荷载

大体积混凝土需要充分的时间凝固。在混凝土没有完全凝固之前，要避免在混凝土模板上堆放重物，防止混凝土板面局部受力过大而产生裂缝，如图2所示。同时，如果混凝土没有完全凝固就过早拆模，混凝土板面就会因为受到内部膨胀力的作用而产生裂缝。

3.大体积混凝土施工中的裂缝防治措施

通过以上分析可知，大体积混凝土的裂缝控制需要从消除温度应力和收缩应力方面人手，而温度应力与收缩应力和建筑材料的选择及施工工艺有着直接的联系。因此，想要解决大体积混凝土施工中的裂缝问题，进行良好的质量控制，就要从合理选择建筑材料和坚持科学的施工工艺两方面做起。

3.1合理选择建筑材料

混凝土建筑材料的合理选择主要包括水泥、骨料级配、外加剂、掺合料等方面：

(1)水泥的水化热作用是大体积混凝土产生裂缝的主要原因之一。因此，在施工过程中应尽量选用低水化热的水泥来进行混凝土的配置。其次，在满足混凝土强度的前提下，尽量降低水泥的用量。

(2)选择合适的骨料级配以降低水泥用量，提高混凝土和易性，降低水化热释放的速度，控制混凝土的升温。为控制裂缝产生，粗骨料可以采用粒径范围5mm-20mm的碎石，含泥量不超过1%;细骨料则采用粒径范围在0.15mm～Smm级配良好的中砂，含泥量不超过2%。

(3)随着科技的发展，作为混凝土重要组分的外加剂应用不断增加。合理利用外加剂也可以很好地控制裂缝发展。因此，在满足强度的要求下，应优化混凝土配合比，利用外加剂提高混凝土的抗裂性能。例如在大体积混凝土中适当添加膨胀剂，混凝土内部产生膨胀应力可以抵消部分收缩应力，提高混凝土的抗裂强度。

(4)混凝土中加入粉煤灰、矿渣粉等掺合料可以减少水泥和水的用量，从而改善混凝土抗裂性能。因而，在大体积混凝土中可以采用粉煤灰代替部分水泥的方式，降低水泥的水化热，提高抗渗抗裂能力。

(5)在混凝土中掺入一定数量的分散的短纤维所形成的纤维混凝土可以增强混凝土抵抗裂缝开展的能力。建筑材料是减少大体积混凝土裂缝问题的关键所在，施工企业要严格按照相关规定选择建筑材料，做好材料验收工作，坚决不能采用劣质材料。建筑材料在存储期间也要重视选择合适的存储环境，防治存储不当而造成的材料质量下降问题。还要定期检查材料，一旦发现材料过期或性能不达标就要坚决弃用。

3.2坚持科学的施工工艺

大体积混凝土中，建筑材料的特性决定了结构是否容易产生裂缝，施工工艺则是裂缝问题的主要人为因素：

(1)根据工程的具体情况，通过计算温度应力来确定混凝土浇筑方式。可以选取夜间进行浇筑工作，从而减小温差应力，减少裂缝的产生。浇筑时据混凝土泵送产生的坡度，在混凝土卸点和坡角处布置振捣点，确保混凝土振实。因混凝土的流动性很大，泵送混凝土浇筑完毕之后，为消除混凝土表面裂缝，要在混凝土初凝之后、终凝之前进行二次振捣，提高混凝土防水性能。充分的振捣可以有效减少结构性裂缝。混凝土浇筑、振捣之后产生的泌水和浮浆要及时清除。

(2)在整个施工过程中要做好对温度的测量、控制工作。采用先进的测温装置做好温度记录，可以全面、准确的掌握大体积混凝土内部的实时温度变化，技术人员可以利用测量结果制定、实施相应的温控措施。

(3)重视大体积混凝土的养护工作，即混凝土的保温和保湿工作。技术人员应保证养护工作的连续性。

施工环节中，施工人员应严格按施工要求做好每个环节的工作：均匀搅拌混凝土并控制搅拌时间，混凝土浇筑工作应选择专业的施工人员，把握好每道工序之间的间隔时间，保证浇筑质量，按照规定的时间进行拆模工作。微小裂缝虽然不会对建筑的受力造成影响，但是对建筑的整体性和耐久性会产生一定的影响，是隐藏的安全隐患。施工人员在施工的各个环节要尽可能的控制裂缝的发展。

4.结语

大体积混凝土裂缝成因 篇5

摘要……………………………………………………………………1 关键词…………………………………………………………………1

一、前言………………………………………………………………2

二、混凝土裂缝的分类………………………………………………4

三、混凝土裂缝的形成原因…………………………………………6

四、混凝土裂缝的预防………………………………………………11

五、混凝土裂缝的处理措施…………………………………………14

六、结语………………………………………………………………16

参考文献………………………………………………………………17

浅谈混凝土裂缝原因与防治措施

【摘 要】随着我国经济的发展，混凝土是目前用量最大的一种建筑材料,广泛应用于工业与民用建筑、农林与城市建设、水利与海港工程。然而,许多混凝土结构在建设与使用过程中出现了不同程度、不同形式的裂缝。这不仅影响建筑物的外观,更危及建筑物的正常使用和结构的耐久性。因此,裂缝问题倍受人们关注。近年来,随着预拌混凝土的大力推广应用以及结构形式日趋大型化、复杂化,使得这一问题变得更为突出。然而,混凝土结构的裂缝是一个相当普遍的现象,大量工程实践以及近代科学关于混凝土强度的细观研究都表明结构物的裂缝是不可避免的,它是材料的一种特性。因此,科学地对待裂缝问题是在对裂缝进行分类、研究的基础上,采取有效的措施,将裂缝的有害程度控制在允许的范围内。本文将就混凝土结构中常见裂缝的成因、控制措施以及修补方法作一些浅要分析。

【关键词】混凝土 温度裂缝 形成原因 防治和处理

一、前言

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，正是由于这些初始缺陷的存在才使混凝土呈现出一些非均质的特性。微裂缝通常是一种无害裂缝，对混凝土的承重、防渗及其他一些使用功能不产生危害。但是在混凝土受到荷载、温差等作用之后，微裂缝就会不断的扩展和连通，最终形成我们肉眼可见的宏观裂缝，也就是混凝土工程中常说的裂缝。

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们的生命和财产安全。很多工程的失事都是由于裂缝的不稳定发展所致。近代科学研究和大量的混凝土工程实践证明，在混凝土工程中裂缝问题是不可避免的，在一定的范围内也是可以接受的，只是要采取有效的措施将其危害程度控制在一定的范围之内。钢筋混凝土规范也明确规定：有些结构在所处的不同条件下，允许存在一定宽度的裂缝。但在施工中应尽量采取有效措施控制裂缝产生，使结构尽可能不出现裂缝或尽量减少裂缝的数量和宽度，尤其要尽量避免有害裂缝的出现，从而确保工程质量。

二、混凝土裂缝的分类

（一）按裂缝的成因划分

根据混凝土裂缝产生的原因,可分为结构性裂缝与非结构性裂缝两大类。

(1)结构性裂缝 由各种外荷载引起的裂缝,也称荷载裂缝。它包括由外荷载的直接应力引起的裂缝和在外荷载作用下结构次应力引起的裂缝。

(2)非结构性裂缝 由各种变形变化引起的裂缝。它包括温差,干缩湿胀和不均匀沉降等因素引起的裂缝。这类裂缝是在结构的变形受到限制时引起的内应力造成的。从国内外的研究资料以及大量的工程实践看,非结构性裂缝在工程中占了绝大多数,约为80 % ,其中以收缩裂缝为主导。

（二）按裂缝产生的时间划分

(1)施工期间出现的裂缝[包括塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝、干燥收缩裂缝、自身收缩裂缝、温度裂缝、施工操作不当出现的裂缝、早期冻胀作用引起的裂缝以及一些不规则裂缝。

(2)使用期间出现的裂缝包括钢筋锈蚀膨胀产生的裂缝、盐碱类介质及酸性侵蚀气液引起的裂缝、冻融循环造成的裂缝、碱骨料反应引起的裂缝以及循环动荷载作用下损伤累积引起的裂缝等。

（三）按裂缝的形状划分裂缝按形状划分

（1）纵向裂缝,平行于构件底面,顺筋分布,主要由钢筋锈蚀作用引

起;（2）横向裂缝,垂直于构件底面,主要由荷载作用、温差作用引起;（3）剪切裂缝,由于竖向荷载或震动位移引起;（4）斜向裂缝、八字形或倒八字形裂缝,常见于墙体混凝土梁,主要因地基的不均匀沉降以及温差作用引起;（5）X 形裂缝,常见于框架梁、柱的端头以及墙面上,由于瞬间的撞击作用或者地震荷载作用引起;（6）各种不规则裂缝,如反复冻融或火灾等引起的裂缝。此外,还有因混凝土拌和或运输时间过长引起的网状裂缝,现浇楼板四角出现的放射状裂缝或板面出现的十字形裂缝等等。(四)按裂缝的发展状态划分

根据裂缝所处的运动状态及其发展趋势,可分为以下两类:(1)稳定裂缝：这种裂缝不影响持久应用,包括两类。一类是在运动过程中可以自愈合的裂缝,常见于一些新建的防水工程中,这是由于裂缝处水泥颗粒在渗漏过程中与水进一步化合,析出Ca(OH)2 晶体且部分Ca(OH)2 又与溶解在水中的CO2 发生碳化反应形成CaCO3 结晶,两者形成的凝胶物质将胶合裂缝封闭,从而渗漏停止,裂缝达到自愈。另一类是处于稳定运动中的裂缝,如在周期性荷载作用下产生的周期性扩展和闭合的裂缝。

(2)不稳定裂缝：这种裂缝将产生不稳定性的扩展,影响结构物的持久使用,应视其扩展部位,采取相应的措施。

三、混凝土裂缝的形成原因

（一）概述

当混凝土结构产生变形时，在结构的内部、结构与结之间，都会受到约束。当混凝土结构截面较厚时，其内部温度分布不均匀，引起内部不同部位的变形相互约束，称之为内约束，当一个结构物的变形受到其他结构的阻碍时称之为外约束。建筑工程中的混凝土结构所承受的变形，主要是由温差和收缩产生，其约束既有外约束又有内约束。

钢筋混凝土结构中，由于结构截面大，体积，水泥用量，水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩膨胀作用，由此引起的温度应力是导致钢筋混凝土产生裂缝的主要原因。这种裂缝的起因是温度变化引起的变形，当变形得不到满足时才会引起应力，而且应力与结构的刚度大小有关，只有当应力超过一定数值才引起裂缝。

（二）水泥水化热引起的温度应力和温度变形

水泥在水化过程中产生大量的热量，每克水泥放出的热量约达502J/g，因而使混凝土内部的温度升高，一般在30℃左右，有时甚至会更高，它在1－3天放出的热量是总热量的一半，混凝土内部的最高温度多数发生在浇筑后的3－5天内，当砼内部与表面温差过大时就会产生温度应力和温度变形，温度应力与温差成正比，温差越大，温度应力也越大，当这种温度应力超过混凝土内外约束力时就

会产生裂缝，而混凝土内部的温度与厚度及水泥用量有关，混凝土越厚水泥用量越大，内部温度也越高。由于混凝土的导热性能较差,所以造成混凝土内部和表面的温差较大,当温差过大时,就会产生温度应力和温度变形。在浇注初期,混凝土的弹性模量和强度都很低,对水化热急剧上升引起的变形约束不大,温度应力就转小。随着混凝土龄期的增长,弹性模量和强度相应的提高对混凝土降温收缩变形的约束越来越强,即产生很大的温度应力,当混凝土的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时,便开始出现温度裂缝。

（三）内外约束条件的影响

内外约束条件的影响各种结构在变形变化中,必然受到一定的约束或抑制而阻碍变形,这就产生了约束力。混凝土在早期温度上升时,产生的膨胀变形受到外约束而形成压应力。当温度下降时,产生的收缩变形受外约束则产生拉应力。压应力较小,拉应力却较大,若拉应力超过混凝土的抗拉强度,必然产生裂缝。混凝土与地基浇筑在一起，当温度变化时受到下部地基的限制，因而产生外部的约束应力，混凝土在早期温度上升时，产生的膨胀变形约束而形成压应力，此时混凝土的弹性模量小，徐变和应力松弛度大，使混凝土与基层连接不牢固，压应力较小，但是，当温度下降时则产生较大的拉应力，若拉应力超过混凝土的抗拉强度混凝土将会出现垂直裂缝。混凝土内部由于水泥水化热而形成中心温度高，热膨胀大，因此在中心产生压应力，在表面产生拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度和钢筋的约束作用时，同样产生裂缝。

（四）外界气温变化的影响

外界气温变化的影响混凝土在施工期间，外界气温变化的影响也很大。混凝土的内部温度是浇筑温度、水化热的绝热温升和结构散热降温等各种温度的叠加之和，外界气温愈高，混凝土的结构温度也愈高，如外界温度下降，会增加混凝土的降温幅度，特别是在外界气温骤降时，会增加外层混凝土与内部混凝土的温度梯度。温度应力是由温差引起的变形造成的，温差愈大，温度应力也愈大。因而造成温差和温度应力,使混凝土出现裂缝。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可达60ºC，并且有较大的延续时间。在这种情况下研究合理的温度控制措施，防止混凝土内外温差引起的过大温度应力显得更为重要。

（五）混凝土收缩变形引起的裂缝

混凝土的收缩变形混凝土收缩变形引起的温度应力大于混凝土的抗拉强度时，就会产生裂缝，因此混凝土的收缩也是引起裂缝不可忽视的因素。

（1）

收缩裂缝是由湿度变化引起的,它占混凝土非结构性裂缝中的主要部分。我们知道,混凝土是以水泥为主要胶结材料,以天然砂、石为骨料加水拌合,经过浇筑成型、凝结硬化形成的人工石材。在施工中,为保证其和易性,往往加入比水泥水化作用所需的水分多4～5 倍的水。多出的这些水分以游离态形式存在,并在硬化过程中逐步蒸发,从而在混凝土内部形成大量毛细孔、空隙甚至孔洞,造成混凝土体积收缩。此外,混凝土硬化过程中水化作用和碳化作用也会引起

混凝土体积收缩。根据有关试验测定,混凝土最终收缩量约为0104 %～0106 %。可见,收缩是混凝土固有的物理特性,一般来说,水灰比越大、水泥强度越高、骨料越少、环境温度越高、表面失水越大,则其收缩值越大,也越易产生收缩裂缝。根据收缩裂缝的形成机理与形成时间,工程中常见的收缩裂缝主要有塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝和干燥收缩裂缝三类,此外,还有自身收缩(化学减缩)裂缝和碳化收缩裂缝。1）塑性收缩裂缝

塑性收缩裂缝发生在混凝土塑性阶段,终凝之前。其形成原因是混凝土浆体中水分流向表面并迅速蒸发,随着失水的增加,毛细负压产生的收缩力使混凝土表面产生急剧的体积收缩。而此时混凝土尚未形成强度,从而致使混凝土表面开裂。这种裂缝多出现在干热与刮风天气中,裂缝较浅,中间宽、两端细,长短不一,且互不连贯。2）沉降收缩裂缝

沉降收缩裂缝约在混凝土浇筑后半小时发生,并在硬化时停止。其形成原因是浆体在浇捣后发生不均匀沉落,粗骨料下沉,水泥净浆上浮,当沉降受抑制(如钢筋或预埋件的阻挡)时使混凝土因剪切而开裂。此外在表面形成的浮浆层也会因泌水而开裂。这种裂缝多出现在混凝土表面,且沿主筋或箍筋通长方向分布,中间宽两端窄,是一种常见的早期裂缝,尤其在泵送施工中更常见。3）干燥收缩裂缝

干燥收缩裂缝在混凝土养护完以后才出现。其形成原因主要

是由于混凝土硬化后,水分蒸发引起混凝土表面干缩,当干缩变形受到混凝土内部约束时,产生较大的拉应力使混凝土表面被拉裂。干缩裂缝一般产生在表面很浅的位置,多沿构件短方向分布,呈平行线状或网状,严重时可贯穿整个构件截面。4）自身收缩裂缝

自身收缩裂缝与外界湿度变化无关,而是由于水泥熟料在水化反应的过程中,反应后生成物的平均密度变小而引起体系的体积收缩(称为化学减缩)所致。主要是由于自由水转化为水化产物的一部分,使它的比容降低1/ 4(即0125cm3Pg)。因此,化学减缩量的大小取决于水泥水化产物中化学结合水量的多少。31115 碳化收缩裂缝碳化收缩裂缝是碳化作用所产生的游离态水蒸发,引起浆体的收缩所致。碳化作用是指大气中的CO2 在有水的条件下与水化产物作用生成CaCO3、铝胶、硅胶以及游离态水,这部分水蒸发引起混凝土体积收缩(称为碳化收缩),其实质是碳酸对水泥石的腐蚀作用。一般水泥水化产物的碱度与空气中CO2 浓度越高且湿度适中(50 %左右)时,越易发生碳化作用。因此,这种裂缝易出现在干湿交替的环境下,而干燥或水饱和环境下不易出现;且由于裂缝处析出的碳化产物将形成凝胶,阻止CO2 进入,故一般仅发生在表面。

(2)混凝土的体积变形混凝土终凝后会发生体积变化,即可能收缩也可能膨胀,如存在约束则产生应力引起裂缝。

(3)干燥收缩混凝土的拌和水中,只有约20%的水份是水泥所

必须的,其余的80%都要蒸发。而最初失去的80%自由水份几乎不引起收缩,随着混凝土的继续干燥而使20%的吸附水逸出,就会出现干燥收缩。而表面收缩快,中心干燥收缩慢。由于表面的干缩受到中心部位混凝土的约束,因而在表面产生拉应力而出现裂缝。

(4)混凝土匀质性的影响混凝土拌和或浇注时,由于坍落度不同,或采用的外加剂不同,石子粒径与品种不同,以及震捣的密实度不同,都会影响混凝土的匀质性,造成混凝土的弹性模量不均匀,因而收缩变形过程中导致应力集中,引起裂缝。

(5)设计造型的影响造型复杂的工程,列如结构上留有预留洞、槽的混凝土工程,会造成应力集中,在薄弱部位形成裂缝。

四、混凝土裂缝的预防

（一）防止混凝土裂缝的措施根据混凝土结构施工经验,为防止产生温度裂缝,应着重在控制混凝土温升、延缓混凝土降温速率、减少混凝土收缩、提高混凝土极限拉伸值、改善约束和完善结构设计等方面采取措施。另外,在混凝土结构施工过程中,要随时进行温度监测,及时了解混凝土结构内部温度变化情况,必要时可临时采取事先考虑好的有效措施,以防止混凝土结构产生温度裂缝。具体措施有:

(1)合理选择混凝土的配合比,尽量选用水化热低和安全性

好的水泥,并在满足设计强度要求的前提下,尽可能减少水泥用量,以减少水泥的水化热。

(2)控制石子、沙子的含泥量。

(3)根据施工季节的不同,采用不同的施工方法,以减少混凝土内外温差,同时要加强养护。

(4)采取分层分段法浇注混凝土。分层震捣密实以使混凝土的水化热尽快消失。采用二次震捣的方法,增加混凝土的密实度,提高抗裂能力。

(5)做好测量工作,控制混凝土的内部温度与表面温度以及表面温度与环境温度间的温差。

(6)在混凝土中掺入少量磨细的粉煤灰和减水剂,以减少水泥用量。也可掺加缓凝剂,推迟水化热的峰值期。

(7)掺入适量的微膨胀剂或膨胀水泥,使混凝土得到补偿收缩,减少混凝土的温度应力。

(8)混凝土中掺加一定数量的毛石。

(9)改善约束条件,根据工程特点采取措施降低外约束力。

（二）控制温度的措施

（1）采用改善骨料级配，用干硬性混凝土，掺混合料，加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量；

（2）拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度；

（3）热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热；

（4）在混凝土中埋设水管，通入冷水降温；

（5）规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发急剧的温度梯度；

（6）施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保护措施；

（7）使用低热或中热水泥。水泥的主要发热成分是铝酸三钙(C3A)和硅酸三钙(C3S)，制造时适当降低这两种成分的含量即可降低其水化热。

（三）改善约束条件的措施

（1）合理地分缝分块；

（2）避免基础过大起伏；

（3）合理的安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露；

此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加强养护，防止表面干缩，特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要，应特别注意避免产生贯穿裂缝，出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的，因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。

根据上述分析，混凝土在三个阶段产生的温度应力均与内外部的温差有关，因此，有效的控制混凝土内外温差，就成为了有效控制温度应力的关键。对此，《混凝土结构工程施工及验收规范》曾作了如下要求“混凝上表面和内部温差应控制在设计要求的范围内，当设计无具体要求时，温差不宜超过25ºC”，并对浇筑温度也作了“不宜超过28ºC”的规定。对于混凝土的温差控制一般从三方面着手：

第一是控制混凝土的绝对发热量；第二是采取有效措施降低混凝土内外温差；第三是改善周围的约束条件，改进配筋状况，减小裂缝宽度。所以，要真正实现混凝土的质量控制，则应从原材料、设计、施工等各个环节抓起。

五、混凝土裂缝的处理措施

一般来说,由于温度收缩应力引起的初始裂缝,不影响结构的瞬时承载能力,而对耐久性和防水性产生影响。对不影响结构承载能力的裂缝,为防止钢筋锈蚀、混凝土炭化、疏忽剥落等,应对裂缝加以封闭或补强处理。对于基础、地下或半地下结构,裂缝主要影响其防水性能。当裂缝宽度只有0.1～0.2mm时,虽然早期有轻微渗水,经过一段时间后一般裂缝可以自愈。裂缝宽度如果超过0.2～0.3mm,其渗水量与裂缝宽度的三次方成正比,渗水量随裂缝宽度的增大而增加较快,为此,对于这种裂缝必须进行化学灌浆处理。

混凝土结构一旦开裂应立即在鉴定的基础上采取相应的措施。目前,常用的修补方法有表面封闭法、压力灌浆法及填堵法。

1、表面封闭法

针对宽度小于0.12mm 的微裂缝,可将聚合物水泥膏、弹性密封胶或渗透性防水剂涂刷于裂缝表面,以恢复其防水性和耐久性。该法施工简单,但仅适用于浅裂缝。

(1)工艺流程:表面刷毛并冲洗→嵌补表面缺损(可用环氧胶泥或乳

胶水泥)→选材涂复。

(2)施工要点;①由于涂层较薄,应选用粘结力强且不宜老化的材料;②对活动裂缝,应采用延伸率较大的弹性材料;③涂复均匀,不得有气泡。、压力灌浆法

针对宽度大于0.13mm且深度较大的裂缝,可将化学灌浆材料(如聚氨酯、环氧树脂或水泥浆液)通过压力灌浆设备注入到裂缝深处,以恢复结构整体性、防水性及耐久性。

(1)工艺流程:凿槽→埋设浆嘴→封缝→密封检查→配制浆液→灌浆→封孔→灌浆质量检查。

(2)施工要点: ①灌浆材料宜选用粘结力强、可灌性好的树脂类材料,通常选用环氧树脂;②对于宽度大于2mm的特大裂缝可采用水泥类材料,对于活动性裂缝宜采用经稀释的环氧树脂或聚氨酯;③化学灌浆压力控制在012～014MPa ,水泥浆灌浆压力控制在0.14～0.18MPa ,增大压力并不提高灌浆速度,也不利于灌浆效果;④灌浆后,待浆液初凝而不外渗时,方可拆下灌浆嘴(盒、管)。413 填堵法针对宽度大于0.15mm的宽大裂缝或钢筋锈蚀裂缝,可沿裂缝将混凝土凿成“U”型或“V”型槽,然后嵌填修补材料,以恢复防水性、耐久性或部分恢复结构整体性。

(1)工艺流程:凿槽→基层处理(混凝土去污、钢筋除锈)→涂刷结合剂(环氧树脂浆液)→嵌填修补材料→面层处理。

(2)施工要点: ①嵌填材料可视具体情况选用环氧树脂、环氧砂浆、聚合物水泥砂浆、聚氯乙烯胶泥或沥青油膏;②对于锈蚀裂缝,先对钢筋彻底除锈,再涂防锈涂料。

六、结语

目前关于混凝土裂缝的理论层出不穷,对混凝土裂缝的研究也已从宏观逐渐向微观深入。事实上,宏观裂缝是微观裂缝扩展的结果。混凝土裂缝是混凝土施工中的主要通病,它的成因虽然因素较多,机理也较复杂,但我们只要针对具体情况采取切实可行的技术措施,做到事前把关,防患于未然, 这一隐患是完全可以得到预防的。混凝土裂缝问题是项技术难题,长期困扰工程界。近年来,随着高早强型水泥的大量使用、商品混凝土泵送施工的大力推广、混凝土强度等级的提高、大体积混凝土的涌现,在取得成效的同时也使裂缝问题更为突出,甚至成为混凝土质量问题的焦点。而目前混凝土裂缝主要是收缩变形和温度变形所致,控制这些裂缝除了广大工程建设人员在设计与施工方面采取相应措施外,也需要科研人员尽快地研制出能减少水泥收缩和水化热的高效材料,从而将裂缝问题降低到最小限度。

总之，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，模板变形，基础不均匀沉降等。为了保证建筑物和构件的安全，我们一方面要从控制温度、改变约束、降低温度着手，另一方面应可能设法提高混凝土的抗裂性能。只有在施工中采取以上行之有效的措施，才能控

制裂缝的出现或延伸，进而保证建筑物安全、稳定的工作。

参考文献

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浅谈混凝土裂缝原因与防治措施

学

校：吉林大学 专

业：土木工程 年

级：08级 姓

名：王东旭

大体积混凝土裂缝成因 篇6

2010-07-22 12:12:41来源：土木工程网收集整理

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1大体积混凝土裂缝形成的原因

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。

1.1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。

1.2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。

1.2.1燥收缩混凝土硬化后，在干燥的环境下，混凝土内部的水分不断向外散失，引起混凝土由外向内的干缩变形裂缝。

1.2.2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。

2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。

2.1优选原材料

2.1.1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100c㎡/g，1d的水化热增加17J/g～21J/g，7d和20d均增加4J/g～12J/g。

2.1.2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。

2.1.3加入外加剂加入外加剂后能减小混凝土收缩开裂的机会，外加剂对混凝土收缩开裂性能有以下影响：

①减水剂对混凝土开裂的影响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。

②引气剂对混凝土开裂的影响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。在一定程度上增大混凝土的抗裂性能。在这里值得注意的是：外加剂不能掺量过大，否则会产生负面影响，在GB8076～1977中规定，掺有外加剂的混凝土，28d的收缩比不得大于135%，即掺有外加剂的混凝土收缩比基准混凝土的收缩不得大于35%。

2.2采用合理的施工方法

2.2.1混凝土的拌制：

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塌落度。

②要尽量降低混凝土拌合物出机口温度，拌合物可采取以下两种降温措施：一是送冷风对拌和物进行冷却，二是加冰拌合，一般使新拌混凝土的温度控制在6℃左右。

2.2.2混凝土浇注、拆模：

①混凝土浇注过程质量控制浇注过程中要进行振捣方可密实，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浇注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季施工，则尽量避开正午高温时段，浇注尽量安排在夜间进行。

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。

2.2.3做好表面隔热保护大体积混凝土的温度裂缝，主要是由内外温差过大引起的。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。

2.2.4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12～18h内立即开始养护，连续养护时间不少于28d或设计龄期。

2.2.5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相结合的方案。

3结束语

大体积混凝土裂缝的成因及预防 篇7

目前在国际上还没有一个统一的大体积混凝土定义,一般认为是体积很大的现场浇筑的混凝土,水泥水化放出的热量可使混凝土体积发生变化。直观来讲,块体最小尺度大于2m左右的混凝土,就可以称为大体积混凝土。但这不是一个绝对界限值,比如日本建筑协会(JASS5)的定义是:结构断面尺寸在80cm以上,水化热引起混凝土内部的温度与外界气温之差预计超过25℃的混凝土,称为大体积混凝土。我国现行国家标准GB50204-92第4.5.3条规定:对大体积混凝土的养护,应根据气候条件采取控温措施,并按需要测定浇筑后的混凝土表面和内部温度,将温差控制在设计要求的范围以内,当设计无具体要求时,温差不宜超过25℃。

2 大体积混凝土的核心问题——温度裂缝

大体积混凝土在浇筑时,要经受外界环境和其本身的各种因素的作用,使混凝土中任一点的位移和变形不断地产生应力,当应力超过混凝土的极限强度或其应力变形超过混凝土的极限变形值时,混凝土结构就会产生裂缝。引起裂缝产生的破坏应力主要有以下几种:

(1)温度应力。由结构混凝土本身水化热产生和由环境温度变化产生的应力。

(2)干缩应力。混凝土结构水分的散失产生干缩应力。

(3)外荷载应力。包括自重、设计考虑的静载和动载产生的应力。

(4)体积变形应力。由于膨胀变形或收缩变形产生的应力。

综合比较以上几种应力,温度应力引起的混凝土的破坏力最强。温度控制不当,可能形成结构贯穿性裂缝,造成重大质量事故。例如,我国辽宁省某水库混凝土重力坝第23号坝段在混凝土施工时,温度控制不当,形成贯穿性裂缝,造成溢洪道闸门不敢关闭,限制了水库蓄水,水库上层6~8m范围内库容不能发挥效益,给国家造成巨大的经济损失。

3 大体积混凝土裂缝的形成机理

混凝土结构的裂缝与混凝土的抗裂能力和破坏力之间,有以下三种情况:

(1)P

(2)P=R1结构处于临界状态(2)

(3)P>R1结构发生裂缝(3)式中:P——混凝土产生裂缝的破坏力

R1——混凝土的抗裂能力

式中:σ1——温度徐变应力

σ2——干缩徐变应力

σ3——自身体积变形徐变应力

式中:EC——混凝土弹性模量

εp——混凝土极限拉伸值

对现浇的大体积混凝土来说,只要采用严格的养护措施,干缩徐变应力就能控制在最小范围内,所以在防裂设计中可不计σ2。

由(1)、(2)得

式中:Tp——混凝土浇筑温度,℃

Tf——混凝土稳定温度,℃

Tr——混凝土水化热温升

Kp——混凝土应力松弛系数

σ——线膨胀系数

μ——泊桑比

A1——浇筑块均匀温差约束系数

A2——不均匀温差约束系数

Kr——混凝土早期温升作用应力折减系数

ε0——混凝土自身体积变形

η——混凝土自身体积变形随龄期发展折减系数

所以混凝土不产生贯穿性裂缝的近似条件为:

同时,根据大体积混凝土定义及施工规范,混凝土温差不能超过25℃得:

式中:ζ——混凝土分层浇筑厚度温降系数

θ0——水泥水化热

Ce——水泥用量

c、p——混凝土比热和容重

在实际施工中可根据不同情况利用以上公式进行裂缝控制核算。

4 大体积混凝土裂缝控制的技术措施

通过以上分析,可得出大体积混凝土控制裂缝需要采用“防”“抗”结合、内“控”外“保”的综合技术措施,主要包括以下几个方面:

(1)水泥的选用。为了有效控制水泥水化热温升,减小温度应力,应选用C3S和C3A含量较低的矿渣硅酸盐水泥或低热微膨胀水泥等。

(2)混凝土中掺入混合料。在混凝土中掺入适量的粉煤灰,水泥水化热可降低23%,绝热温升可降低27%。

(3)混凝土中掺入外加剂。掺入缓凝减水剂,可节约水泥用量及降低水泥水化热最高温峰,推迟温峰出现时间。

(4)优先选用石质坚硬密实、强度高、含泥量<1%、针片状含量<15%、级配优良的5~40mm石子以及含泥量<2%的中粗砂。一方面可节约水泥用量,减少水化热;另一方面可提高混凝土的抗裂能力,减少收缩变形。

(5)视结构尺寸大小掺入片石,可节约混凝土及降低水化热。

(6)降低混凝土浇筑温度。主要方法为加冰冷却拌和水、骨料、水泥,优先选择气温较低的时段施工,混凝土输送的过程中采取降温措施。

(7)分层浇筑,以利散热。

(8)在大体积混凝土中埋入流通循环水管,混凝土浇筑24h后通入冷水循环,可以使混凝土内绝热温升下降5~7℃。

(9)及时、准确地进行温度测量,根据混凝土内外温差调整降温措施。

大体积混凝土裂缝成因 篇8

大体积混凝土;裂缝;成因;控制对策

1 前言

大体混凝土裂缝问题是在工程建设中带有一定普遍性的技术问题,裂缝一旦形成将会影响结构安全和正常使用。所以必须从根本上分析它,来保证施工的质量。

2 大体积混凝土裂缝形成的原因

大体积混凝土裂缝的发生是由多种因素引起的。各类裂缝产生的主要影响因素有几种:一是结构型裂缝,由外荷载引起的。二是材料型裂缝,主要由温度应力和混凝土的收缩引起的。

2.1干缩裂缝

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a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。

2.2温度应力引起裂缝

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。

3大体积混凝土裂缝的控制对策

针对以上所分析的裂缝形成原因,我们可以采用以下措施加以控制:

3.1 严格控制砼的组成材料

大体积混凝土一般都是采用商品砼和泵送工艺浇筑,泵送商品砼对原材料的技术指标要求很高。因此,首先砼的生产设备的稳定运行和计量的精确应得到有效保障,组成砼的所有材料应符合规范标准的要求,以确保砼的质量。

(1)水泥品种的选择。大体积混凝土结构引起裂缝的主要因素是水化热大量的积聚,使混凝土出现早期升温,后期降温现象。因此要降低水泥水化热的温度。应根据大体积混凝土的特点,既要注意水泥的水化热,又要注意水泥的收缩作用,选用低水化热、低收缩的水泥,如抗硫酸盐水泥、粉煤灰水泥、矿渣水泥,而不要采用早强型水泥。

(2)掺入粉煤灰,选择减水剂,保证泵送流动度。在尽量少用水泥的基础上,掺入一定量的粉煤灰,以保证胶凝材料的总量。掺入适量的优质粉煤灰可以代替和节约水泥,一般掺量为水泥重量的15%~20%,在加拿大标准中,此掺量值已达到25%。从反应堆厂房底板砼的试块强度分析,粉煤灰的掺量提高,砼的强度稍有降低。粉煤灰在砼中主要起物理填充作用,加强了粉末效应,增加了砼的密实度,可以改善砼的工作度,改善施工性能,减少砼的泌水和离析现象,减少收缩。粉煤灰还能够延缓水化热峰值的出现,降低温度峰值。粉煤灰和减水剂同时掺入砼中,可以降低水灰比,减少水泥浆量,提高砼的可泵性。

(3)粗细骨料的选择。配制大体积混凝土,应选用细度模数在2.7~3.1之间的含泥量最低的中粗砂,砂率最佳值为0.33,以合理粗细骨料的比例,砂率过高意味着细骨料多,粗骨料少,增加了收缩,对抗裂不利。碎石应采用连续级配、良好粒级的弹性模量低的骨料。其次是砂石的吸水率应尽可能小一些,以利于降低收缩。

(4)砼的配合比设计。应根据施工单位的经验数据,优化合理地选择砼的强度和强度标准差。结合现场的实际要求,合理利用砼的后期强度,如60天、90天或更长时间的强度。

在保证混凝土具有良好工作性的情况下,应尽可能地降低混凝土的单位用水量,采用“三低(低砂率,低坍落度、低水胶比)二掺(掺混高效减水剂和高性能引气剂)一高(高粉煤灰掺量)”的设计准则,生产出高强,高韧性、中弹、低热和高极拉值的抗裂混凝土。优先采用自然连续级配粗骨料配制混凝土,并尽可能增大粗骨料粒径,针片状按重量计不大于lO%,含泥量控制在小于1%范围,砂含泥量小于2%,它能增大混凝土早期抗拉强度,减少混凝土收缩。泵送混凝土内掺FDN高效减水剂,增加混凝土和易性、可泵性,减少拌和水和水泥用量,从而降低混凝土水化热。同时可延迟水化热释放速度,放热峰值推迟,更可减少施工中出现冷接缝的可能性。

3.2优化砼的施工过程

砼的抗拉强度远小于抗压强度,这是砼容易开裂的内在因素。普通砼极限拉伸离散性很大,因此在施工中必须创造条件,确保砼均匀密实。砼坍落度各车不要有大的差异,浇筑基础时坍落度可控制在100~140mm,坍落度大时会使表面钢筋下部产生水分,或表层钢筋上部的砼产生细小裂缝。为防止这种裂缝,在砼初凝前和砼预沉后采取二次抹面压实措施。砼浇灌时,搅拌车在卸料前,要求高速运转一分钟,确保进入泵车受料斗的砼质量均匀。

大体积混凝土的浇筑应合理分段,分层进行,使砼高度均匀上升,砼浇筑应连续进行,间歇时间不能过长,在前层砼初凝前必须把后层砼浇上。浇筑应在室外气温较低时进行,砼浇筑气温不宜超过28℃,在炎热的气候条件下应采取降温措施。

在浇筑砼过程中,应严格按照施工组织设计的施工线路实施浇筑。禁止闲散人员在钢筋上部停留。浇筑施工人员不应在钢筋上部无序走动。采用双层钢筋网时,在上下层钢筋网片之间应设置足够的支撑用钢筋撑脚,以保证钢筋位置正确。在浇筑线路上,铺设临时操作脚手板。所有浇筑人员的工作原则上均应在脚手板上完成,以减少对钢筋网的踩踏次数。临时脚手板随浇筑区域的转移而移动。

3.3做好新浇混凝土的早期养护工作

主要是控制好构件的湿润养护,在砼表面铺上一层薄膜并配合流水养护,使其缓慢降温充分发挥混凝土的徐变松弛效应,削减温度应力,适当延长了拆模时间,提高混凝土强度,减少混凝土表面的温度梯度。

加快基础回填土,避免基础结构侧面长期暴露;适时停止或减少降温收缩与干缩共同作用,导致应力累加。

4 结语

总之,大体积混凝土裂缝的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力,影响建筑物的使用功能,而且会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低材料的耐久性。因此,大体积混凝土施工要做到优化配合比,选用良好级配的骨料,严格控制砂石质量,降低水灰比,以降低砼最高温升,降低砼所受的拉应力。同时,要加强施工现场的管理。砼浇筑后,应尽快回填土,加以养护。

参考文献: