大体积砼裂缝成因及控制技术措施分析

大体积砼裂缝成因及控制技术措施分析

摘要：大体积砼开裂后，其性能与原状砼性能差异很大，尤其是对耐久性的影响更大，严重影响其结构的长期安全和耐久运行。大体积砼的裂缝控制是一项较复杂的技术，理论与实践经常存在一定的偏差。本论文以大体积砼施工阶段的裂缝控制为研究对象，在对裂缝的种类及成因进行分析的基础上，阐述了大体积砼裂缝控制的理论及措施。

关键词：大体积砼 裂缝成因 控制技术 大体积砼裂缝产生的原因分析

温度影响

在连续浇筑和硬化过程中，水泥产生大量水化热。大体积砼结构物断面大、导热性能差、热阻大，热量聚集在内部不易散发。表面散热较快，会在砼内外形成较大温差。砼内外温差、温度变化加上环境因素影响，导致不均匀温度变形和温度应力。拉应力超过砼的抗拉能力会在砼内或表面产生裂缝。这种温度变形是砼早期开裂的主要原因之一，往往是贯穿性的有害裂缝，对结构的抗渗性、整体性、耐久性甚至承载能力十分不利。砼受寒潮袭击，会导致砼表面温度急剧下降，产生收缩，表面收缩的砼受内部砼的约束，将产生很大的拉应力而产生裂缝，这种裂缝通常只在砼表面较浅的范围内产生。另外，浇筑温度对砼内部裂缝的开展影响明显，容易产生表面裂缝或贯穿性裂缝，因此浇筑温度是不可忽视的因素之一。碱硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，表面引起拉应力，后期在降温过程中，由于受到基础的约束，又会在砼内部出现拉应力, 气温的降低也会在砼表面引起很大的拉应力，当这些拉应力超出砼的抗裂能力时，即会出现裂缝。

约束条件影响

与温差引起的应力和应变一样，结构物在变形过程中，由于约束条件的存在，必然会受到一定的约束或抑制而阻碍变形。对于大体积砼来说，它总是置于一定的基底之上，这个约束产生的应力大于砼的抗拉强度时就引起开裂，直至贯穿。

收缩影响

在大体积砼中，仅少部分水分是水泥水化所必须的，多余水分蒸发所引起的砼体积收缩称为收缩变形。混凝土的收缩变形在约束力的作用下，在其内部产生拉应力，从而引起砼的开裂。收缩的主要影响因素是砼中的用水量和水泥用量, 用水量和水泥用量越高,砼的收缩就越大。选用的水泥品种不同,其干缩、收缩的量也不同。

材料影响

材料裂缝表现为龟裂,主要是因水泥安定性不合格或骨料中含泥量过多而引起的。实践中配筋间距大、配筋率小的砼结构开裂多，无筋砼比有筋砼开裂多。另外，配合比设计不当直接影响砼的抗拉强度，是造成砼开裂不可忽视的原因。

养护影响

养护条件对裂缝的出现有着关键的影响。在标准养护条件下，砼硬化正常，不会开裂。但只适用于试块或是工厂的预制件生产，现场施工中不可能拥有这种条件。但现场砼养护越接近标准条件，砼开裂可能性就越小。一般砼的内部温度变化很小或变化较慢，但表面温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砼的约束，也往往导致裂缝。

施工影响

砼生产如采用在现场搅拌时，如果控制不好搅拌时间，搅拌不均胶凝材料，使之不能与骨料充分粘结, 就会造成胶凝材料局部自凝结，从而在砼内部产生不均匀应力导致裂缝。浇筑中，振捣不均匀、漏振或过振，会造成砼离析、密实度差、降低结构的整体强度。砼内气泡未排净，裂缝在钢筋表面，气泡降低了砼与钢筋的粘结力。钢筋受到过多振动，则水泥浆在钢筋周围密集，也将大大降低粘结力。这些因素都会造成砼较大的收缩，致使砼微观裂缝迅速扩展，形成宏观裂缝。施工工艺不当是造成钢筋砼开裂的一个主要原因。模板构造不当，漏水、漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉、过早拆模等都有可能造成砼开裂。施工过程中，钢筋表面污染，混凝土保护层太大或太小，浇注中碰撞钢筋使其移位等都可能引起裂缝。

结构受荷影响

在施工或使用中由于结构受荷可能出现裂缝。如早期受震、构件堆放、运输、吊装时的垫块或吊点位置不当、施工超载、张拉应力值过大等均可能产生裂缝。

大体积砼裂缝的种类

（1）收缩裂缝。砼的收缩引起收缩裂缝。收缩的主要影响因素是砼中的用水量和水泥用量, 用水量和水泥用量越高, 砼的收缩就越大。选用的水泥品种不同, 其干缩、收缩的量也不同。（2）温差裂缝。砼内外部温差过大会产生裂缝。主要影响因素是水泥水化热引起的砼内部和砼表面的温差过大。特别是大体积砼更易发生此类裂缝。大体积砼结构一般要求一次性整体浇筑。浇筑后, 砼因水泥水化反应产生大量热，由于砼体积大, 聚集在内部的水泥水化热不易散发, 砼内部温度将显著升高, 而其表面则散热较快, 形成了较大的温度差, 使砼内部产生压应力, 表面产生拉应力。此时，混凝龄期短, 抗拉强度很低。当温差产生的表面抗拉应力超过砼极限抗拉强度, 则会在砼表面产生裂缝。（3）材料裂缝。材料裂缝表现为龟裂，主要是因水泥安定性不合格或骨料中含泥量过多而引起的。

大体积砼裂缝控制技术的施工措施

1.砼的浇筑方法可用分层连续浇筑或推移式连续浇筑筑其层间的间隔时间应尽量缩短，必须在前层砼初凝之前，将其层砼浇筑完毕。层间最长的时间间隔不大于砼的初凝时间。当层间间隔时间超过砼的初凝时间。层面应按施工缝处理。

2.大体积砼施工采取分层浇筑砼时，水平施工缝的处理应符合下列规定：①清除浇筑表面的浮浆、软弱砼层及松动的石子，并均匀露出粗骨料；②在上层砼浇筑前，应用压力水冲洗砼表面的污物，充分湿润，但不得有水；③对非泵送及低流动度砼，在浇筑上层砼时，应采取接浆措施。

3.砼的拌制、运输必须满足连续浇筑施工以及尽量降低砼出罐温度等方面的要求，并应符合下列规定：①当炎热季节浇筑大体积砼时，砼搅拌场站宜对砂、石骨料采取遮阳、降温措施；②当采用泵送砼施工时，砼的运输宜采用砼搅拌运输车，砼搅拌运输车的数量应满足砼连续浇筑的要求。

4.在砼浇筑过程中，应及时清除砼表面的泌水。泵送砼的水灰比一般较大，泌水现象也较严重，不及时清除，将会降低结构砼的质量。

5.砼浇筑完毕后，应及时按温控技术措施的要求进行保温养护，并应符合下列规定：①保温养护措施，应使砼浇筑块体的里外温差及降温速度满足温控指标的要求；②保温养护的持续时间，应根据温度应力(包括砼收缩产生的应力)加以控制、确定，但不得少于15d，保温覆盖层的拆除应分层逐步进行；③在保温养护过程中，应保持砼表面的湿润。保温养护是大体积砼施工的关键环节，其目的主要是降低大体积砼浇筑块体的内外温差值以降低砼块体的自约束应力；其次是降低大体积砼浇筑块体的降温速度，充分利用砼的抗拉强度，以提高砼块体承受外约束应力的抗裂能力，达到防止或控制温度裂缝的目的。同时，在养护过程中保持良好的湿度和抗风条件，使砼在良好的环境下养护。施工人员需根据事先确定的温控指标要求，来确定大体积砼浇筑后的养护措施。

6.塑料薄膜、草袋可作为保温材料覆盖砼和模板，在寒冷季节可搭设挡风保温棚。覆盖层的厚度应根据温控指标的要求计算。

总结

大体积砼裂缝问题是建筑行业普遍关心的问题,因为它一旦出现, 并达到一定宽度, 就给砼结构带来危害。世界各国都对大体积砼裂缝问题进行深入的研究实验, 由于影响砼裂缝的因素很多, 变形机理复杂, 目前研究成果也不系统。作为一个工程实践课题, 对大体积砼裂缝理论研究还会有新的发展, 新的研究成果会不断出现。

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