大体积混凝土裂缝的原因及控制.doc

大体积混凝土裂缝的原因及控制 李瑞敏 (河北建研科技有限公司 石家庄 050021) 摘 要 针对混凝土容易产生裂缝的现象，在分析其成因的基础上，根据不同原因的裂缝，提出相应的处理与控制措施。 关键词 裂缝； 成因； 处理； 控制措施 1 前言 大体积混凝土裂缝问题是当前混凝土施工的一个普遍问题，裂缝不仅会降低混凝土的强度、抗冻性，对混凝土的抗渗性和耐久性影响也尤为严重。大体积混凝土裂缝问题的研究已成为现代建筑施工的一项主要课题，也是大体积混凝土施工的核心问题。大体积混凝土因其厚度大、温升高的特点，产生裂缝的主要原因与普通混凝土不同，本文主要针对这一特点分析其裂缝产生机理，提出施工预防措施，进行合理的施工设计，防止大体积混凝土有害裂缝的产生。 2 大体积混凝土产生裂缝的原因 大体积混凝土因外部荷载作用产生裂缝的可能性不大，一般由自身因素造成混凝土裂缝，裂缝可分为“塑性裂缝”和“应力裂缝”两种。 2.1 产生塑性裂缝的原因 塑性裂缝由混凝土的塑性收缩引起，发生在混凝土的塑性阶段，属干缩裂缝，出现很普遍。一般来说，厚度较大的混凝土浇筑4h后，水泥水化反应激烈，出现明显泌水和水分急剧蒸发现象，引起混凝土沉降收缩，在有钢筋的部位被托住，没有钢筋的部位混凝土下沉，发生顺钢筋的干裂缝；混凝土浇筑后，表面未及时覆盖，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低，不能抵抗这种变形应力而导致开裂。使用早期强度高的水泥或水泥用量过多、水灰比过大等也是混凝土产生塑性裂缝的原因。 2.2 产生应力裂缝的原因 应力裂缝是在某一时刻因混凝土内部产生化学收缩、干燥收缩、降温收缩使混凝土内部产生的拉应力超过了当时混凝土的抗拉强度，使混凝土形成裂缝。对于大体积混凝土，因降温收缩产生的应力是其产生裂缝的最重要原因。 2.2.1 化学收缩 化学收缩由胶凝材料收缩引起，混凝土中胶凝材料在硬化过程中，化学反应后的体积比反应前缩小，这种收缩叫做化学收缩，其收缩量只是干燥收缩的1／１0～1/５，一般不会产生危害。 2.2.2 干燥收缩 混凝土拌和水以不同形式存在于硬化后的混凝土中，拌和水包括化合水和自由水两部分。化合水是水泥进行水化作用时所必须的水，要有足够的化合水才能保证水泥颗粒的充分水化和水解，生成结晶和凝胶，这部分水仅占拌和水的1/4，而自由水完全是为了满足施工及操作需要的水。混凝土硬化后化合水在正常使用条件下不参与同外界湿度交换，自由水以吸附水、毛细管水和孔隙水的形式存在。当混凝土处于干燥环境中时，首先是大空隙及粗毛细孔中的自由水分蒸发，这种失水不引起收缩；然后毛细孔、微毛细孔中水的蒸发，使细孔中形成负压，随着干燥作用的加剧，负压逐渐增大，水泥石受压而形成压缩变形，构成混凝土收缩变形的一部分；在毛细孔水蒸发后，如继续干燥，物理-化学结合的吸附水，包括晶格间水分和分子层中的吸附水先后蒸发，这种失水引起显著的水泥石压缩，是收缩变形的主要部分。干燥收缩受环境湿度影响最大，还同水泥品种、水泥用量、水灰比、环境温度、掺合料品种、配筋率有关。 2.2.3 降温收缩 混凝土浇筑后，胶凝材料水化过程中放出大量热量，因混凝土表面的散热条件远比其内部散热条件好，从而使混凝土中心温度高于混凝土表面温度，形成温度梯度，产生的温度应力和温度变形，当这种温度应力和其他应力的合力超过混凝土抗拉强度时，就会产生温度裂缝。在一定尺寸范围内，混凝土结构尺寸越大，内外温差越大，温度应力也越大，引起裂缝的几率也越大。 混凝土降温阶段热量逐渐蒸发，混凝土温度逐渐下降，使混凝土体积逐渐产生收缩，当混凝土收缩受到地基、垫层或结构边界的外部约束时，在混凝土中产生很大的拉应力，当这种应力和其他应力叠加超过混凝土的抗拉极限强度时，混凝土的底面交界处附近甚至在混凝土中产生收缩裂缝，这种裂缝特征是由交界面向上延伸，靠近基底最大，上部较小，严重的会产生贯穿整个混凝土结构的贯穿性裂缝。通常大体积混凝土的降温差较大，其形成的收缩变形也就很大。 3 大体积混凝土裂缝的预防措施 3.1 优化大体积混凝土配合比设计 优化混凝土配合比设计是降低混凝土升温、减少混凝土沉降收缩的最有效途径，可采用以下几种方法实现： 3.1.1 选用适宜品种的水泥 大体积混凝土宜选用水化热低、水化热不集中的水泥品种。在条件允许的情况下应优先选用矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥或复合水泥。 水泥中水化热的大小、水化热的集中程度和水泥中熟料组份、水泥的细度及颗粒分布情况有密切关系。水泥熟料中的硅酸二钙水化速度快，水化热大；铝酸三钙水化速度最快，水化热最大；水泥的比表面积越大，水泥的水化速度越快，放热量集中，很容易