混凝土裂缝产生原因及预防措施

混凝土裂缝产生原因及预防措施摘要大体积混凝土施工过程中,由于结构截面大,水泥用量多,水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化容易产生裂缝,因此,必须严格控制大体积混凝土的施工技术,保证建筑工程的施工质量。文中对大体积混凝土施工裂缝的成因和在施工中易出现的问题进行了分析,并提出为避免裂缝出现所采取的技术措施。然后对大体积混凝土的施工技术作了粗浅的探讨。关键词混凝土裂缝预防措施在水利工程中，经常发生混凝土及混凝土结构的裂缝问题。关键在于我们应该学会根据不同的裂缝形式来分析裂缝产生的原因，从而得出裂缝的防治办法。1、混凝土表面裂缝1.1、表面裂缝分类混凝土常见的早期表面裂缝主要可分为两类。一是干缩裂缝，置于饱和空气中的混凝土因水份散失而引起体积缩小而变形，混凝土表面产生干缩，而其内部混凝土干缩起约束作用，使混凝土表面产生拉应力，当这种拉应力大于混凝土抗拉强度时就会产生干缩裂缝，干缩裂缝一般在混凝土浇筑后1～3d出现。二是温度裂缝，混凝土浇筑期环境温度骤降，表层混凝土急剧收缩，而内部混凝土仍处于高温状态，限制表面混凝土收缩，当收缩产生的拉应力大于混凝土极限拉应力后就会发生温度裂缝，温度裂缝在浇筑后5～20d出现。1.2、混凝土表面裂缝的控制除施工过程中常常提到过的严格控制原材料、减少混凝土自身收缩和加强施工过程控制外，还要注意混凝土的养护和表面保护。在浇筑完毕12h后即可开始养护，养护时间不得低于14d.高温季节和重要部位应适当加长养护时间，并用保水材料覆盖。严禁阳光直射新浇混凝土表面，充分养护是防止混凝土干缩裂缝的重要措施。冬季浇筑混凝土拆模时间不宜过时，一般在5d左右。拆模后应立即对混凝土面进行保温。防止混凝土突然暴露在寒冷的空气中产生温度裂缝。冬季混凝土严禁洒水养护，应采取喷涂养护剂、覆盖保水材料等措施。当日平均气温在2-4d内连续下降6-9℃时，未满28d龄期混凝土表面必须进行保温，防止气温骤降出现裂缝。应避免混凝土结构早龄期过水，过水会造成混凝土环境温度骤降，极易出现温度裂缝2、大体积混凝土的裂缝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。2.1、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煤灰水泥的收缩量较小。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。2.2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。安定性裂缝表现为龟裂，主要是由于水泥安定性不合格而引起。2.3大体积混凝土施工质量控制措施2.3.1原材料控制措施（1）尽量选用低热或中热水泥(如矿渣水泥、粉煤灰水泥)，或利用混凝土的后期强度(90d～180d)以降低水泥用量，减少水化热(因为每加减10kg水泥，温度会相应增减1℃，水化热与水泥用量成正比)。在条件许可的情况下，应优先选用收缩性小的或具有微膨胀性的水泥。因为这种水泥在水化膨胀期（1～5d）可产生一定的预压应力，而在水化后期预压应力可部分抵消温度徐变应力，减少混凝土内的拉应力，提高混凝土的抗裂能力。（2）适当搀加粉煤灰。混凝土中掺用粉煤灰后，可提高混凝土的抗渗性、耐久性，减少收缩，降低胶凝材料体系的水化热，提高混凝土的抗拉强度，抑制碱骨料反应，减少新拌混凝土的泌水等。（3）选择级配良好的骨料。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%，因此在选择骨料时，应选择线膨胀系数小、岩石弹模较低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料。一般来说，可以选用粒径4mm～40mm的粗骨料，尽量采用中砂，严格控制砂、石子的含泥量(石子在1%以内，砂在2%以内)。控制水灰比在0.6以下。还可以在混凝土中掺缓凝剂，减缓浇筑速度，以利于散热。另外还可以考虑在大体积混凝土中掺加坚实无裂缝、冲洗干净、规格为150mm～300mm的大块石。掺加大块石不仅减少了混凝土总用量，降低了水化热，而且石块本身也吸收了热量，使水化热能进一步降低，对控制裂缝有一定好处。（4）减水剂的使用。采用减水剂，如SF一1缓凝高效减水剂；膨胀剂采用广泛使用的U型膨胀剂，如无水硫铝酸钙或硫酸铝，试验表明在混凝土添加了膨胀剂之后，混凝土内部产生的膨胀应力可以抵消一部分混凝土的收缩应力，相应地提高混凝土抗裂强度。2.3.2施工方法控制措施大体积混凝土施工时内部应适当预留一些孔道，在内部通循环冷水或冷气冷却，降温速度不应超过0.5℃～1.0℃/h。对大型设备基础可采用分块分层浇筑(每层间隔时间5d～7d)，分块厚度为1.0m～1.5m，以利于水化热散发和减少约束作用。当混凝土浇筑在岩石地基或厚大的混凝土垫层上时，在岩石地基或混凝土垫层上铺设防滑隔离层(浇二度沥青胶撒铺5mm厚砂子或铺二毡三油)，底板高低起伏和截面突变处，做成渐变化形式，以消除或减少约束作用。此外，还应加强混凝土的浇灌振捣，提高密实度。尽可能晚拆模，拆模后混凝土表面温度不应下降15℃以上。尽量采用两次振捣技术，改善混凝土强度，提高抗裂性。还可根据具体工程特点，采用UEA补偿收缩混凝土技术。2.3.3温度控制措施温度裂缝的主要原因是各种温差太大，为了防止裂缝发生，必须规定各种温差，包括内外温差、内部温差（如果基层是旧混凝土或岩石地基时，应严格控制内部温差，以防产生贯穿裂缝。内部温差允许值一般采用12～⒛℃。）和温度陡降的允许值（温度陡降会大大增加外层混凝土与内部混凝土的温度梯度这种温度应力形成较快，徐变的影响较小，所以，温度陡降的允许值应比内外温差小得多。）在一般的大体积钢筋混凝土结构工程中，如基础的约束不大，内外温差可控制在不超过25℃。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。气温高拌和混凝土的时候，加水或者用水将集料冷却以降低混凝土的浇灌温度。气温高浇灌混凝土时减少浇灌厚度以及每次的浇灌体积，利用浇灌层面散热。分层浇筑混凝土，每层厚度不大于20cm，以加快热量散发，并使温度分布较均匀，同时也便于振捣密实。在大体积混凝土内，应适当预留一些孔道，埋设水管通冷水或冰气降温。3、不均匀沉降裂缝和现浇钢筋混凝土板的裂缝不均匀沉降裂缝多属于贯穿性裂缝，其走向与沉降情况有关。一般由于：1.地基未经夯实和必要性的加固处理，混凝土浇筑后，地基因浸水引起不均匀沉降。2.模板刚度不够，以及过早拆模，也常常会导致不均匀沉陷裂缝出现。注意对松软土、填土地基进行必要的夯实和加固，避免直接在松软土或填土上制作预制构件，模板一定要支撑牢固、拆模不得早，构件制作场地周围应做好排水，防止水管漏水或养护水浸泡地基。现浇钢筋混凝土板的裂缝分顺主筋方向的裂缝和垂直于主筋方向的裂缝，顺主筋方向的裂缝是由于施工时不注意将温度筋踩移了位；冬季施工拆除保温材料时，混凝土与外界温差过大；夏季暴晒时骤降阵雨，使混凝土迅速降温，造成裂缝。垂直于主筋方向的裂缝主要是模板支撑系统的刚度不够；其次是，早拆模或拆模后未做临时支撑就承受过大的施工荷载而造成的。结语混凝土表面裂缝易发展成破坏性裂缝，对建筑结构的危害是巨大的，对混凝土裂缝的检查和处理工作十分困难。只要严格按规范规定施工，认真积极的探索裂缝产生的原因，及早采取相应的预防措施，就能有效地控制混凝土结构的裂缝。