大体积混凝土裂缝成因分析与预防

1、浅谈大体积混凝土裂缝成因分析与预防1、概述混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均质脆性材料。因 为混凝土施工、本身变形和约束等一系列问题，使大体积混凝土裂缝成了水利项目中最常 见的项目病害。硬化成型的大体积混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝，正是因 为这些大体积混凝土建筑和构件通常都是带缝工作的，因为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，严重的将威胁到人民的生命、财产。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成因分析如下：(1>、温差裂缝。即混凝土内

2、外部温差过大产生的裂缝。其主要原因是水泥水化热引起 的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑。浇筑后，水泥因水化引起水化热，因为 混凝土体积大，聚集在内部的水泥水化热不易散发，混凝土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，使混凝土内部产生压应力，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混凝土极限抗拉强度， 则会在混凝土表面产生裂缝。(2>、收缩裂缝。是因为混凝土的收缩引起收缩裂缝。其主要原因是混凝土中的用水量和水泥用量，用水量和水泥用量越高，混凝土的收缩就越大

3、。选用水泥品种的不同，干缩、收缩的量也不同。混凝土逐渐散热和硬化过程引起的收缩，会产生很大的收缩应力。如果产生的收缩应 力超过当时的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土中产生收缩裂缝。在大体积混凝土里， 即使水灰比并不低，自身收缩量值也不大，但是它与温度收缩叠加到一起，就要使应力增 大，所以在水工大坝施工时早就将自身收缩作为一项性能指标进行测定和考虑。(3> 、安定性裂缝。安定性裂缝表现为龟裂，主要是因水泥安定性不合格而引起的。3、混凝土裂缝的预防措施(1> 、设计阶段措施a、精心设计混凝土配合比。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。一是混凝土采用低

4、砂率、低坍落度，二是适当掺高效减水剂和高 性能引气剂，三是适当掺加粉煤灰量，从而生产出高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值 的抗裂混凝土。b、增配构造筋提高抗裂性能。设计时混凝土配筋应采用小直径、小间距。全截面的配筋率应在 0.3-0.5% 之间。C在结构设计中应充分考虑施工时的气候特征，合理设置后浇缝，保留时间一般不小于60天。如不能预测施工时的具体条件，也可临时根据具体情况作设计变更。d、在易裂的边缘部位设置暗梁，提高该部位的配筋率，提高混凝土的极限拉伸。e、避免结构突变产生应力集中，在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。(2、施工阶段措施1严格控制混凝土原材料质量和技术标准，选用低水化热

5、水泥，粗细骨料的含泥量应尽量减少(1-1.5%以下。优选混凝土各种原材料。在条件许可情况下，应优先选用收缩性小的或具有微膨胀性 的水泥。骨料在大体积混凝土中所占比例一般为混凝土绝对体积的80%-83%应选择线膨胀系数小、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料。2控制混凝土的水灰比，减少混凝土的坍落度，合理掺加塑化剂和减少剂。3加强混凝土的浇灌振捣，提高密实度。4根据项目特点，充分利用混凝土后期强度，可以减少用水量，减少水化热和收缩。5采用综合措施，控制混凝土初始温度。6混凝土尽可能晚拆模，拆模后混凝土表面温度不应下降15C以上，混凝土的现场试块强度不低于C5。7适当掺加外加剂，如膨胀剂、高效减水剂

6、、粉煤灰等。通过实验掺入适当的外加 齐購如粉煤灰只要细度与水泥颗粒相当，烧失量小，含硫量和含碱量低，需水量比小，均 可掺用在混凝土中使用。高效减水剂和引气剂复合使用对减少大体积混凝土单位用水量和 胶凝材料用量，改善新拌混凝土的工作度，提高硬化混凝土的力学、热学、变形、耐久性等性能起着极为重要的作用，也是混凝土向高性能化发展不可或缺的重要组分。4、结论裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它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，影 响建筑物的承载能力，因此严格按规程、规范要求施工，严把质量关，防患于未来，尽可 能地降低混凝

7、土裂缝的出现。对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待，采用合理的方法进 行预防及处理，并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，保证建筑 物和构件安全、稳定地工作。摘要：施工当中难免遇到裂缝的问题，一般人们首先想到的是结构问题，但也不全是这 样。有时裂缝只是建筑表面的现象，它并不会影响结构的安全。本文主要介绍裂缝的产生 及防治。关键词：大体积混凝土 裂缝建筑裂缝分析一、裂缝简述：施工当中难免遇到裂缝的问题，一般人们首先想到的是结构问题，但也不全是这样。有时裂缝只是建筑表面的现象，它并不会影响结构的安全。二、裂缝的形成：一) 墙体裂缝：1、沉降裂缝：因为地基的不均匀沉降，使砖砌墙体表面

8、产生一些不同性质的裂缝。因为砖混结构一般性裂缝 除严重开裂外)不危及结构安全和使用，往往容易被人们忽视，致使这类裂缝屡 次发生，形成隐患。当地震及其他荷载作用下，容易引起提前破坏，所以应采取有效措施 减少和防止裂缝的产生。1) 现象：a、斜裂缝一般发生在纵墙的两端，多数裂缝通过窗口的两个对角，裂缝向沉降较大的方向倾斜，并由下向上发展。因为横墙刚度较大门窗洞口较少)，一般不会产生较大的相对变形，所以很少出现这类裂缝。裂缝多在墙体下部，向上逐渐减少，宽度下大上小， 常常在房屋建成后不久就出现，其数量及宽度随时间而逐渐发展。b、窗间墙水平裂缝。一般在窗间墙的上下对角处成对出现，沉降大的一边裂缝在 下

9、，沉降小的一边裂缝在上。c、竖向裂缝发生在纵墙中央的顶部和底层窗台处，裂缝上宽下窄。当纵墙顶层有钢筋混凝土圈梁时，顶层中央顶部竖向裂缝则较少。2) 原因分析：a、斜裂缝主要发生在软弱土地基上，因为地基不均匀下沉，使墙体承受较大的剪切力，当结构刚度较差，施工质量和材料强度不能满足要求时，导致墙体开裂。b、窗间墙水平裂缝产生的原因是在沉降单元上部受到阻力，使窗间墙受到较大的水 平剪力，而发生上下位置的水平裂缝。c、房屋低层窗台下竖直裂缝，是因为窗间墙承受荷载后，窗台墙起反梁作用，特别 是较宽大的窗口或窗间墙承受较大的集中荷载情况下，窗台墙因反向变形过大而开裂，因 为冻胀作用而在窗台处发生裂缝。3)

10、 预防措施：a、合理设置沉降缝。凡不同荷载 高差悬殊的房屋)、长度过大、平面形状较为复 杂，同一建筑物地基处理方法不同和有部分地下室的房屋，都应从基础开始分成若干部分，设置沉降缝，使其各自沉降，以减少或防止裂缝产生。沉降缝应有足够的宽度，操作 中应防止浇筑圈梁时将断开处浇在一起，或砖头、砂浆等杂物落入缝内，以免房屋不能自 由沉降而发生墙体拉裂现象。b、加强上部结构的刚度，提高墙体抗剪强度。因为上部结构刚度较强，可以适当调 整地基的不均匀下沉。所以应在基础顶面及各楼层门窗口上部设置圈梁，减少浇水润湿、改善砂浆各易性、提高砂浆饱满度和砖层间的粘结提高灰缝的砂浆饱满度可以大大提高墙体的抗剪强度)。在

11、施工临时时间断处尽量留置斜槎。当留置直槎时，应加拉接筋。c、加强地基探槽工作。对于较复杂的地基，在基槽开挖后应进行普遍钎探，等探出 的软弱部位进行加固处理后，方可进行基础施工。d、宽大窗口下部应考虑设混凝土梁以适应窗台反梁作用的变形，防止窗台处产生竖 直裂缝。为避免多层房屋底层窗台下出现裂缝，除了加强基础整体性外，也可以采取通长 配筋的方法来加强。窗台部位也不宜使用过多的半砖砌筑。4) 治理方法：对于墙体产生裂缝首先应作好观察工作，注意裂缝开展规律。对于非地震区一般性裂 缝，如若干年后不再发展，则可以认为不影响结构安全使用，局部宽缝处，用砂浆堵抹即 可。对于影响安全使用的结构裂缝，应进行加固处

12、理。对于因墙体原材料强度不够而发生 的裂缝，墙面可敷贴钢筋网片，并配置穿墙壁拉筋加以固定，然后灌细石混凝土或分层抹 水泥砂浆进行加固。墙体裂缝的加固方法，应结合裂缝性质和严重程度，由设计部门提 出。2、温度裂缝：1) 现象：a、八字缝出现在顶层纵墙的两端 一般在1-2个开间的范围内)，严重时可发展至房 屋1/3长度内，有时在横墙上也可能发生。裂缝宽度一般中间大，两端小，当外纵墙两端 有窗时，裂缝沿窗口对角方向裂开。b、水平裂缝。一般发生在平屋顶屋檐下或顶层圈梁2-3皮砖的灰缝位置。裂缝一般沿外墙顶部断续分布，两端较中间严重，在转角处，纵、横墙水平还不够相交而形成包角 裂缝。2) 原因分析：a、

13、八字裂缝一般发生在平屋顶房屋顶层纵墙面上，这种裂缝往往在夏季屋顶圈梁、挑檐混凝土浇筑后，而保温层未施工前，因为混凝土和砖砌体两种材料线胀系数不同，在较大温差情况下，纵墙因不能自由缩短而在两端产生八字斜裂。无保温屋盖的房屋，经过 冬、夏气温的变化也容易产生八字裂缝。b、檐口下水平裂缝、包角裂缝以及在较长的多层房屋楼梯间处的竖直裂缝，产生的原因与上达原因相同。3) 预防措施：a、合理安排屋面保温层施工。因为屋面结构施工完毕至作好保温层，中间有一段时间间隔，因此屋面施工应尽量避开高温季节。屋面挑檐可采取分块预制或留置伸缩缝，以 减少混凝土伸缩对墙体的影响。4) 治理方法：与沉降裂缝治理相同。3、其它

14、裂缝：1) 现象：a、在较长的多层房屋楼梯间处，楼梯休息平台与楼板邻接部位发生的竖直裂缝。b、大梁底部的墙体 窗间墙)，产生局部竖直裂缝。2) 原因分析：大梁下面墙局部竖直裂缝，主要因为未设梁垫或梁垫面积不足，砖墙局部承受荷载过 大所引起的。此外，与砖和砂浆标号偏低、施工质量差也有关。3) 预防措施：a、有大梁集中荷载作用于的窗间墙，应有一定的宽度，梁下较小的窗间墙，施工中 应避免留脚手眼。b、有些墙裂缝具有地区性特点，应同设计与施工部门，结合本地区气候、环境和结 构形式、施工方法等，进行综合调查分析，然后采取措施，加以解决。4) 治理方法：与沉降裂缝治理相同。二) 混凝土裂缝:对有些结构按其

15、所处条件的不同，允许存在一定宽度的裂缝。但施工中仍尽可能采取 有效的技术措施控制裂缝，使结构尽量不出现裂缝，或尽量减少裂缝的数量和宽度，特别 是避免有害裂缝的出现，以确保项目质量。裂缝按产生的原因有：由外荷载 < 包括施工和使用阶段的静荷载、动荷载）引起的裂缝； 由变形 < 包括温度、湿度变形、不均匀沉降等）引起的裂缝；由施工操作< 如制作、脱模、养护、堆放、运输、吊装等）引起的裂缝。按裂缝的方向、形状有：水平裂缝，垂直裂缝，横向裂缝，纵向裂缝，斜向裂缝以及放射 状裂缝等。按裂缝深度有：贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种。1、塑性裂缝：1）现象：裂缝在结构表面出现，形状很不规则

16、且长短不一，互不连贯，类似干燥的泥浆面。大多在 混凝土浇筑初期 <一般在浇筑后4小时左右），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<40 C以上），而气候很干燥的情况下出现。塑性裂缝又称龟裂，属于干 缩裂缝，出现普遍。2）原因分析：a、混凝土浇筑后，表面没有及时覆盖，受风吹日晒，表面游离水分蒸发过快，产生 急剧的体积收缩，而此时混凝土早期强度很低，不能抵抗这种变形应力而导致开裂。b、使用收缩率较大的水泥，水泥用量过多，或使用过量的粉砂。c、混凝土水灰比过大，模板过于干燥。3）预防措施：a、配制混凝土时，应严格控制水灰比和水泥用量，选择级配良好的石子，减小空隙 率和砂

17、率；同时，要振捣密实，以减少收缩量，提高混凝土抗裂度。b、浇筑混凝土前，将基层和模板浇水湿润。c、混凝土浇筑后，对裸露表面应及时用潮湿材料覆盖，认真养护。d、在气温高、湿度低或风速大的天气施工，混凝土浇筑后，应及早进行喷水养护， 使其保持湿润；大面积混凝土宜浇完一段，养护一段。此外，要加强表面的抹压和养护工 作。e、混凝土养护可采用表面喷氯偏乳液养护剂，或覆盖湿草袋、塑料布等方法；当表 面发现微细裂缝时，应及时抹压，再覆盖养护。设挡风设施。4) 治理方法：a、此类裂缝对结构强度影响不大，但传统使钢筋锈蚀，可在表面抹一层薄砂浆进行处理。对于预制构件，可在裂缝表面涂环氧胶泥或粘贴环氧玻璃布进行封闭

18、处理。2、干缩裂缝：1) 现象：裂缝为表面性，宽度较细。其走向纵横交错，没有规律。较薄的梁、板类构件或桁架杆件)，多沿短向分布；整体性结构多发生在结构变截面处；平面裂缝多延伸到变截面部位 或块体边缘，大体积混凝土在平面部位较为多见，但侧面也常出现，并随湿度和温度变化 而逐渐发展。2) 原因分析：a、混凝土成型后，养护不当，受到风吹日晒，表面水分散失快，体积收缩大，而内 部湿度变化很小，收缩也小，因而表面收缩变形受到内部混凝土的约束，出现拉应力，引 起混凝土表面开裂，或者构件水分蒸发，产生体积收缩受到地基或垫层的约束，而出现干 缩裂缝。b、混凝土构件长期露天堆放，表面湿度经常发生剧烈变化。c、采

19、用含泥量大的粉砂配制混凝土。d、混凝土经过度振捣，表面形成水泥含量较多的砂浆层。e、后张法预应力构件露天生产后长久为张拉等。3) 预防措施：a、混凝土水泥用量、水灰比和砂率不能过大；严格控制砂石含泥量，避免使用过量 粉砂；混凝土应振捣密实，并注意对板面进行抹压，可在混凝土初凝后、终凝前进行二次 抹压，以提高混凝土抗拉强度，减少收缩量。b、加强混凝土早期养护，并适当延长养护时间。长期露天堆放的预制构件，可覆盖 草帘、草袋，避免曝晒，并定期适当洒水，保持湿润。薄壁构件则应在阴凉地方堆放并覆 盖，避免发生过大湿度变化。3、干缩裂缝：1) 现象：表面温度裂缝走向无一定规律性；梁板式或长度尺寸较大的结构

20、，裂缝多平行于短 边；大面积结构裂缝常纵横交错。深进的和贯穿的温度裂缝，一般与短边方向平行或接近 于平行，裂缝沿全长分段出现，中间较密。裂缝宽度大小不一，一般在0.5mm以下。裂缝 宽度沿全长没有太大的变化。温度裂缝多发生在施工期间，缝宽受温度变化影响较明显， 冬季较宽，夏季较细。沿断面高度，裂缝大多呈上宽下窗状，但个别也有下宽上窄情况， 遇上下边缘区配筋较多的结构，在时也出现中间宽两端窄的梭形裂缝。2）原因分析：a、表面温度裂缝，多因为温度较大。混凝土结构，特别是大体积混凝土基础浇筑后，在硬化期间放出大量水化热，内部温度不断上升，使混凝土表面和内部温差很大。当 温度产生非均匀的降温时 如施工

21、中注意不够，过早拆除模板；冬季施工，过早除掉保温 层，或受到寒潮袭击），将导致混凝土表面急剧的温度变化而产生较大的降温收缩，此时 表面胺到内部混凝土的约束，将产生很大的拉应力内部降温慢，受自约束而产生压应力），而混凝土早期抗拉强度和弹性模量很低，因而出现裂缝这种裂缝又称为内约束裂缝）。但这种温差仅在表面处较大，离开表面就很快减弱。因此，裂缝只在接近表面较浅的范围出现，表面层以下结构仍保持完整。b、深进的和贯穿 的浊裂缝多因为结构降温差较大，受到外界的约束而引起的。当大体积混凝土基础、墙体浇灌在坚硬地基特别是岩石地基）或厚大的老混凝土垫层上时，没有采取隔离层等放松约束的措施，如果混凝土浇灌时温度

22、很高，加上水泥水化热的混凝 土冷却收缩，全部或部分地受到地基、混凝土垫层或其他外部结构的约束，将传统在混凝 土浇筑后2-3个月或更长时间出现，裂缝较深，有时是贯穿性的，将破坏结构的整体性。 基础项目长期不回填，受风吹日晒或寒潮袭击作用；框架结构的梁、墙板、基础梁，因为与刚度较大的柱、基础连接，或预制构件浇筑在台座伸缩缝处，因温度变形受到约束，降 温时也常出现这类裂缝。采用蒸气养护的预制构件，混凝土降温制度控制不严，降温过 速，或养生窑坑急剧揭盖，使混凝土表面剧烈降温，而受到肋部或胎模的约束，常导致构 件表面或肋部出现裂缝。3）预防措施：a、尽量选用低热或中热水泥 如矿渣水泥、粉煤灰水泥）配制混

23、凝土；或混凝土中掺 适量粉煤灰；或利用混凝土的后期强度，降低水泥用量，以减少水化热量。b、选用良好级配的骨料，并严格控制砂、石子含泥量，降低水灰比，加强振捣，以 提高混凝土的密实性和抗拉强度。c、在混凝土中掺加缓凝剂，减缓浇筑速度，以利于散热，或掺木钙、减水剂，以改 善和易性，减少水泥用量。d、避开炎热天气浇筑大体积混凝土；必须在热天浇筑时，可采用冰水或深井凉水拌 制混凝土，或设置简易遮阳装置，并对骨料进行喷水预冷却，以降低混凝土搅拌和浇筑的 温度。e、分层浇筑混凝土，每层厚度不大于30厘M,以加快热量散发，并使温度分布均匀，同时也便于振捣密实。f、大体积混凝土适当预留一些孔道，采取通冷水或冷

24、气降温。g、大型设备基础采取分块分层间隔浇筑< 间隔时间57天）分块厚度11.5m，以利水化热散发和减少约束作用；或每隔2030m留一条0.51.0m宽的临时间断缝，40天后再用干硬性细石混凝土浇筑，以减少温度收缩应力。h、浇筑混凝土后，表面应及时用草袋、锯末、砂等覆盖，并洒水养生。深搞基础可 采取灌水养护 <或在混凝土表面四周砌一皮砖进行灌水养护）。夏季应适当延长养护时 间，使之缓慢降温。在寒冷季节，混凝土表面应采取保温措施，以防寒潮袭击。拆模时，块体中部和表面温差不宜大于20C，以防止急剧冷却造成表面裂缝。基础混凝土拆模后要及时回填。i、在岩石地基或较厚大的混凝土垫层上浇筑大体

25、积混凝土时，可在岩石地基或混凝 土垫层上浇沥青胶并撒铺 5mm厚或铺二层沥青油毡纸，以消除或减少约束作用。j、蒸汽养护构件时，控制升温速度不大于25C /小时，降温速度不大于 20C /小时，并缓慢揭盖，及时脱模，避免引起过大的温度应力。4）治理方法：a、温度裂缝对钢筋锈蚀、碳化、抗冻融< 有抗冻要求的结构）、抗疲劳 < 对受动荷载构件）等方面有影响，故应采取措施治理。可以采用涂两遍环氧胶泥或贴环氧玻璃布，以 及抹、喷水泥砂浆等方法进行表面封闭处理，对有防水、抗渗要求的结构，缝宽大于0.1mm的深进或贯穿性裂缝，应根据裂缝可灌程度，采用灌水泥浆或化学浆液<环氧、甲凝或丙凝浆液

26、）方法进行裂缝修补，或者灌浆与表面封闭同进采用。宽度不大于0.1mm的裂缝，因为后期水泥生成氢氧化钙、硫酸铝钙等类物质，能使裂缝自行愈合，可不处理或 只进行表面处理即可。4、不均匀沉陷裂缝：1）现象：不均匀沉陷裂缝多属贯穿性裂缝，其走向与沉陷情况有关，有的在上部，有的在下部，一 般与地面垂直或呈 30°45°角方向发展。较大的不均匀沉陷裂缝，往往上下或左右有一定 的差距，裂缝宽度受温度变化影响较小，因荷载大小而异，且与不均匀沉降值成比例。2）原因分析：a、结构、构件下面的地基未经夯实和必要的加固处理，混凝土浇筑后，地基因没水 引起不均匀沉降。b、平卧生产的预制构件 <

27、 如屋架、梁等），因为侧向刚度较差，在弦、腹杆件或梁的 侧面常出现裂缝。c、模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动，以及过早拆模，也常导致不 均匀沉陷裂缝出现。3）预防措施：a、对松软土、填土地基应进行必要的夯实和加固。b、避免直接在松软土或填土上制作预制构件，或经压夯实处理后作预制场地。c、模板应支撑牢固，保证有足够强度和刚度，并使地基受力均匀。拆模时间不能达 早，应按规定执行。d、构件制作场地周围应作好排水措施，并注意防止水管漏水或养护水浸泡地基。4）治理方法：不均匀沉陷裂缝对结构的承载能力和整体性有较大的影响，因此，应根据裂缝的严重程 度，会同设计等有关部门对结构进行适当的加固处理

28、<如设钢筋混凝土围套、加钢套箍等）。摘要：外约束作用越大，相应的温度应力愈大；内约束产生的温度应力与块体内、外温 差愈大，温度应力也愈大。如果二者产生的拉应力超过混凝土的抗拉强度混凝土都要出现 裂缝。方块 A、B、C水泥用量少，水化热小，且方块A底部无外约束，所以方块 A不产生裂缝。方块 B、C底部有外约束，当外约束产生的拉应力超过混凝土的抗拉强度就出现 裂缝，因此方块 B、C在榫槽处有时出现裂缝，方块D和卸荷板因有抗冻要求，强度等级高，水泥用量多，水化热大，且都有外约束<方块D在底部榫糟处，卸荷板在预留孔处），所以方块 D 和卸荷板出现的裂缝比 B、 C 明显。关键词：混凝土 方

29、块 大体积 混凝土裂缝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 形式 等原因。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在 降温过程中，又会在混凝土内部出现拉应力，气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉 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，也可能导致裂缝出现。混凝土是一种脆性材料，抗拉强 度是抗压强度的1/ 10左右，短期加荷时的极限拉伸变形只有<0.61.

30、0） X104,长期加荷时的极限位伸变形也只有 <1.22.0） X104.因为原材料不均匀，水灰比不稳定，及运输和浇 筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力 很低，易于出现裂缝的薄弱部位。在素混凝土<方块）内如果结构出现拉应力，须依靠混凝土自身承担。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到稳定温度时间短，往往在混凝土内 部 引 起 相一、温1、 根据温度应力<1）早期：自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，征，化，这大应力成过程可分 般约力分 析 三个阶段：30天。这个阶段的两个特 是水泥放出大量的水化热，二是混凝上弹性模量的急剧变化。因为弹

31、性模量的变 时期在混凝 土内形成残余应力。<2）中期：自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度，这个时期中，温度 应力主要是因为混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相 叠加，在此期间混凝上的弹性模量变化不大<3）晚期：混凝土完全冷却以后的时期。温度应力主要是外界气温变化所引起，这些应 力与前两种的残余应力相迭加。2 、 根 据 温 度 应 力 引 起 的 原 因 可 分 为 两 类 ： <1 )边界上没有任何约束或完全静止的结构，如果内部温度是非线性分布的，因为结构 本身互相约束而出现的温度应力。例如，混凝土方块结构尺寸相对较大，混凝土冷却时

32、表 面温度低，内部温度高，在表面出现拉应力，在中间出现压应力。<2 )结构的全部或部分边界受到外界的约束，不能自由变形而引起的应力。如方块的榫 槽。这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。3 、在的施工中，为了提高模板的周转率，往往要将方块尽早拆模。当混凝土温度高于气 温时应适当考虑拆模时间，以免引起混凝土表面的早期裂缝。早期拆模，在方块表面引起 很大的拉应力，出现 “温度冲击 ”现象。在混凝土浇筑初期，因为水化热的散发，表面引起 相当大的拉应力，此时表面温度亦较气温为高，此时拆除模板，表面温度骤降，必然引起 温度梯度，从而在表面附加一拉应力，与水化热应力迭加，再加上混凝土

33、干缩，表面的拉 应力达到很大的数值，就有导致裂缝的危险。加筋对大体积混凝土方块的温度应力影响很小，因为加入方块的混凝土中的含筋率极 低。在温度不太高及应力低于屈服极限的条件下，钢的各项性能是稳定的，而与应力状 态、时间及温度无关。钢的线胀系数与混凝土线胀系数相差很小，在温度变化时两者间只 发生很小的内应力。因为钢的弹性模量为混凝土弹性模量的 7-15 倍，当内混凝土应力达到 抗拉强度而开裂时，钢筋的应力将不超过100-200kg cm2.因此，在混凝土中想要利用钢筋来防止细小裂缝的出现很困难。混凝土方块内约束混凝土块体自身质点之间的约束：大体积混凝土方块在温度变化过程中，块体内温度分 布是不均

34、匀的。块体表层散发快，表层温度接近外界气，而内部积聚的水化热不易散发， 使块体内部温度明显高于表层温度，内、外温差不一致，使表层混凝土收缩受到里层混凝 土的约束而产生拉应力。外约束作用越大，相应的温度应力愈大；内约束产生的温度应力与块体内、外温差愈 大，温度应力也愈大。如果二者产生的拉应力超过混凝土的抗拉强度混凝土都要出现裂 缝。方块 A 、 B、 C 水泥用量少，水化热小，且方块A 底部无外约束，所以方块 A 不产生裂缝。方块 B、 C 底部有外约束，当外约束产生的拉应力超过混凝土的抗拉强度就出现裂 缝，因此方块 B 、 C 在榫槽处有时出现裂缝，方块D 和卸荷板因有抗冻要求，强度等级高，水

35、泥用量多，水化热大，且都有外约束<方块 D 在底部榫糟处，卸荷板在预留孔处 ) ， 所 以 方 块 D 和 卸 荷 板 出 现 的 裂 缝 比 B 、 C 明 显 。外约束混凝土浇注后，温度逐渐下降，块体也随之收缩。但是在块体底部<与底胎上的榫相互作用，块体收缩受到榫的约束，从而在块体内部产生拉应力。该拉力在混凝土方块的底部 最大，一旦产生裂缝也是从底部开始，随着收缩的增加和温度应力的增大，裂缝将向上延伸，有时贯穿整个块体改进预制混凝土大方块产生裂缝的措施：为了防止 裂缝，减轻温 度应力可以从控制 温度 和改善约束条件两个方面着手。1 、 控制温度的措施如下：<1 )采用改善

36、骨料级配，砂选用中粗砂，含泥量小于3%，清除泥土和石粉，级配要好，从而可能提高混凝土自身的强度，相对可以减少水泥用量，对克服温度裂缝有好处。<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 ) 浇 注 混 凝 土 大 方 块 时 ， 按 规 定 掺 加 10-100kg/ 块 块 石 ， 有 助 于 克 服 裂 缝 ；<4 ）减小混凝土浇注的分层厚度，在条件允许时减缓混凝土浇注速度，以不出现冷缝为 原则。热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热；<5 ）规定合理的拆模时间，气温骤降时进行

37、表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度 梯度；<6 ）在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料，如泡沫海棉等，对于防止混凝土表 面产生过大的拉应力。<7 ）在原有吊装孔基础上增加预留孔，大方块浇注完毕养护时期，吊装孔和预留孔内的 养护水因为水泥水化热而造成温度升高，为此，每隔 2-3 小时孔内换一次水，孔内热水沿 块体四周流下，既可以降低方块内部的温度，减少混凝土内约束作用。3 、 使 用 减 水 防 裂 剂 ， 其 特 点 ：<1 ）混凝土中存在大量毛细孔道，水蒸发后毛细管中产生毛细管张力，使混凝土干缩变 形。增大毛细孔径可降低毛细管表面张力，但会使混凝土强度降低。这就是表

38、面张力理 论。<2 ）水灰比是影响混凝土收缩的重要因素，使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25 。<3 ）水泥用量也是混凝土收缩率的重要因素，掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度 的 条 件 下 可 减 少 15 的 水 泥 用 量 ， 其 体 积 用 增 加 骨 料 用 量 来 补 充 。<4 ） 减 水 防 裂 剂 可 以 改 善 水 泥 浆 的 稠 度 ， 减 少 混 凝 土 泌 水 。 <5 ） 提 高 水 泥 浆 与 骨 料 的 粘 结 力 ， 提 高 的 混 凝 土 抗 裂 性 能 。<6 ）混凝土在收缩时受到约束产生拉应力，当拉应力大于混凝土抗拉强

39、度时裂缝就会产 生 。减水防 裂剂可有 效的 提高的混 凝土抗拉 强度 ，大幅提 高混凝土 的抗 裂性能。<7 ）掺加外加剂可使混凝土密实性好，可有效地提高混凝土的抗碳化性，减少碳化收 缩。<8 ）掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间适当，在有效防止水泥迅速水化放热基础上，避免 因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加。<9 ）掺外加剂混凝土和易性好，表面易摸平，形成微膜，减少水分蒸发，减少干燥收 缩.4 、 混 凝 土 的 早 期 养 护 混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿条件，以达到两个方面的效果，一方 面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩。一方面使水泥

40、水化作 用顺利进行，以期达到设计的强度和抗裂能力。从温度应力观点出发，保温应达到下述要求：1 ） 防 止 混 凝 土 内 外 温 度 差 及 混 凝 土 表 面 梯 度 ， 防 止 表 面 裂 缝 。2 ）防止混凝土超冷，应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳 定温度。桥梁项目中对大体积混凝土裂缝的控制1裂缝产生的原因大体积混凝土结构通常具有以下特点：混凝土是脆性材料，抗拉强度只有抗压强度的110左右。大体积混凝土的断面尺寸较大，因为水泥的水化热会使混凝土内部温度急剧上升以 及在以后的降温过程中，在一定的约束条件下会产生相当大的拉应力。大体积混凝土结构 裂缝的发生是由多种因

41、素引起的。各类裂缝产生的主要影响因素如下：1.1水泥水化热的影响7d左右，一般每克水泥可以放出5水泥水化过程中放出大量的热量，且主要集中在浇筑后的00J左右的热量，如果以水泥用量 350Kg/m3550Kg/m3来计算，每m3混凝土将放出17500KJ27500KJ的热量，从而使混凝土内部 升高。可达70C左右，甚至更高）。尤其对于大体积混凝土来讲，这种现象更加严重。因为混凝土内部和 表面的散热条件不同，因此混凝土中心温度很高，这样就会形成温度梯度，使混凝土内部 产生压应力，表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时混凝土表面就会产 生裂缝。1.2混凝土收缩的影响混凝土在空气中硬结时体

42、积减小的现象称为混凝土收缩。混凝土在不受外力的情况下的这 种自发变形，受到外部约束时 支承条件、钢筋等），将在混凝土中产生拉应力，使得混 凝土开裂。引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩等三种。在硬化初期 主要是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化，后期主要是混凝土内部自由水分蒸 发而引起的干缩变形。1.3外界气温湿度变化的影响大体积混凝土结构在施工期间，外界气温的变化对防止大体积混凝土裂缝的产生起着很大 的影响。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热温度等各 种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，混凝土的浇筑 温度也就会愈高

43、；如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温度梯度。如果外界 温度的下降过快，会造成很大的温度应力，极其容易引发混凝土的开裂。1.4 其他因素的影响水泥中的碱与活性骨料中的活性氧化硅起化学反应也会产生裂缝。根据国内外的调查资料 ，项目实践中结构物的裂缝原因，属于由变形变化（温度、湿度、地基变形 引起的约占 80以上，属于荷载引起的约占 20左右。在大体积混凝土项目施上中，因为水泥水化热引 起混凝土浇筑内部温度和温度应力剧烈变化，从而导致混凝土发生裂缝。2施工控制措施 2.1大体积混凝土的施工入模温度的高低，与出机温度密切相关，另外还与运输工具、运距、转运次数、施工气候 等有关。混凝土施工包

44、括混凝土的生产、运输、浇筑和温度及表面保护，是保护大体积混 凝土温度裂缝的关键环节。而热应力的控制手段主要是控制混凝土的内外温差 T：T = Tp + Tr - Tf式中：Tp 起始浇筑温度；Tr水泥水化温升；Tf 天然或人工冷却后浇筑块的稳定温度。在温度较高的情况下进行施工，我们一定要注意降低混凝土浇筑时的温度。可以在施工现 场对堆在露天的砂石用布覆盖，以减少阳光对其的辐射，同时对浇筑前的砂石用冷水降温 。在搅拌过程中向混凝土中添加冰水。以上这些措施都可以有效的降低混凝土的入模温度 。在混凝土的内部通入冷却循环水，采用循环法保温养护，以便加快混凝土内部的热量散 发。混凝土表面应该覆盖一些织物

45、进行保温、保湿养护，这样不但可以降低混凝土内外温 差，防止表面产生裂缝，还可以防止混凝土骤然降温产生贯穿裂缝，并且还可以使水泥顺 利水化，防止产生湿度裂缝。如果是在冬季进行施工，因为要防止早期混凝土被冻问题，所以要求混凝土浇筑时应该具 有较高的浇筑温度。但另一方面，正是因为天气寒冷，混凝土稳定温度较低，往往超过允 许温差，不能防止混凝土裂缝要求。所以，混凝土浇筑温度在冬季施工时一般以5C10 C为宜，在浇筑混凝土以前还应该对基础及新混凝土接触的冷壁用蒸汽预热，对原材料应视气温高低进行加热。加热石料时应避免过热和过分干燥，最高温度不应超过75 C。另外还要注意运输中的保温、浇筑过程中减少热量的损

46、失以及保温养护。2.2大体积混凝土的裂缝检查与处理大体积混凝土的裂缝分为三种：表面裂缝、深层裂缝、贯穿裂缝。对于表面裂缝因为其对 结构应力、耐久性和安全基本没有影响，一般不作处理。对深层裂缝和贯穿裂缝可以采取 凿除裂缝，可以用风镐、风钻或人工将裂缝凿除，至看不见裂缝为止，凿槽断面为梯形再 在上面浇筑混凝土。限裂钢筋，在处理较深的裂缝时，一般是在混凝土已充分冷却后，在 裂缝上铺设 1 2层的钢筋后再继续浇筑新混凝土。对比较严重的裂缝可以采取水泥灌浆和 化学灌浆。水泥灌浆适用于裂缝宽度在 0.5mm以上时，对于裂缝宽度小于 0.5mm时应采取 化学灌浆。化学灌浆材料一般使用环氧糠醛丙酮系等浆材。2

47、.3混凝土温度控制、监测与养生温度控制、监测为降低大体积混凝土的水化热，在混凝土的内部通入冷却循环水，采用循环法保温养护， 以便加快混凝土内部的热量散发；为能够较准确地测量出混凝土内部温度，在混凝土中预 埋测温管，用水银温度计测温。上下层温差控制在 1520C之内。根据各测点的温度，可及时绘制出混凝土内部温度变化曲线，对照混凝土理论计算 值，分析存在的问题，有的放矢地采取相应的技术措施。混凝土养护混凝土养护是大体积混凝土施工中一项十分关键的工作。主要是保持适宜的温度和湿度， 以便控制混凝土的内外温差，促进混凝土强度的正常发展及防止裂缝的产生和发展。3结束语对于混凝土裂缝，应以预防为主，为此需要

48、精心设计、施工，掌握住它的基本知识，并根 据实际采取有较措施，会使施工质量得到很好的保证。以上各项技术措施并不是孤立的， 而是相互联系、相互制约的，设计和施工中必须结合实际、全面考虑、合理采用，才能起 到良好的效果 .浅谈大体积混凝土裂缝成因及控制李兵 任延波 （黑龙江省建工集团 > 摘要：大体积混凝土施工中普遍会遇到裂缝控制问题，这是因为混凝土体积大，聚集的大 量水化热会导致混凝土内外散热不均匀，在受到内外约束的情况下，混凝土内部会产生较 大的温度应力并很可能导致裂缝产生，最终为项目结构埋下严重质量隐患。因此，大体积 混凝土施工中应严格控制裂缝产生和发展，以保证项目质量。关键词：大体积

49、混凝土 裂缝成因1 大体积混凝土裂缝类型及裂缝产生原因分析 大体积混凝土结构裂缝主要包括干燥收缩裂缝、塑性收缩裂缝、自身收缩裂缝、安定 性裂缝、温差裂缝、碳化收缩裂缝等。1.1 收缩裂缝 混凝土在逐渐散热和硬化过程中会导致其体积的收缩，对于大体积混凝 土，这种收缩更加明显。如果混凝土的收缩受到外界的约束，就会在混凝土体内产生相应 的收缩应力，当产生的收缩应力超过当时的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土中产生收 缩裂缝。影响混凝土收缩的主要因素主要是混凝土中的用水量、水泥用量及水泥品种。混 凝土中的用水量和水泥用量越高，混凝土收缩就越大。水泥品种对干缩量及收缩量也有很 大的影响，一般中低热水泥和粉

50、煤灰水泥的收缩量较小。自身收缩是混凝土收缩的一个主要来源。自身收缩与干缩一样，是因为水的迁移而引 起的。但它不是因为水向外蒸发散失，而是因为水泥水化时消耗水分造成凝胶孔的液面下 降形成弯月面，产生所谓的自干燥作用，导致混凝土体的相对湿度降低及体积减小而最终 自身收缩。水灰比对自身收缩影响较大，一般来说，当水灰比大于 0.5 时，其自干燥作用 和自身收缩与干缩相比小得可以忽略不计；但是当水灰比小于 0.35 时，体内相对湿度会很 快降低到 80% 以下，自身收缩与干缩则几乎各占一半。自身收缩主要发生在混凝土拌合后的初期。因此在模板拆除之前，混凝土的自身收缩 大部分甚至全部已经完成。在大体积混凝土

51、里，即使水灰比并不低，自身收缩量值也不 大，但是它与温度收缩叠加到一起，就要使应力增大，所以在水工大坝施工时早就将自身 收缩作为一项性能指标进行测定和考虑。但是，许多断面尺寸虽不很大，且水灰比也不算 小的混凝土，也必须考虑水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度减少开裂影响， 也需要考虑将温度收缩和自身收缩叠加的影响。塑性收缩也是大体积混凝土收缩一个主要来源。在水泥活性大、混凝土温度较高或者 水灰比较低的条件下，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规则的裂缝。 出现裂缝以后，混凝土体内的水分蒸发进一步加

52、快，于是裂缝迅速扩展。所以在这种情况 下混凝土浇筑后需要及早覆盖养生。1.2 温差裂缝 混凝土内部和外部的温差过大会产生裂缝。温差裂缝产生的主要原因是 水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此 类裂缝。温差的产生主要有三种情况：第一种是在混凝土浇筑初期，这一阶段产生大量的 水化热，形成内外温差并导致混凝土开裂，这种裂缝一般产生在混凝土浇筑后的第3 天 （升温阶段 。另一种是在拆模前后，这时混凝土表面温度下降很快，从而导致裂缝产生。第 三种情况是当混凝土内部温度高达峰值后，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即内部温差。这三种温差都会产生裂缝，但最严重的是水化热引起的 内外温差。1.3 安定性裂缝 安定性裂缝表现为龟裂，主要是因为水泥安定性不合格而引起。2 裂缝的防治措施2.1 设计措施2.1.1 精心设计混凝土配合比。在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能降 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 高抗拉值 ”的抗裂混凝土。2.1.2 增配构造筋，提高抗裂性能。应采用小直