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大体积混凝土产生裂缝的原因及处理措施
作者：王文龙
来源：《中国新技术新产品》2011年第04期
摘要：大体积混凝土在施工阶段会发生裂缝，纠其原因是混凝土内外矛盾发展的结果，主要表现为：一方面由于水泥水化热引起的结构物内外温差过大，即中心温度高、表面温度低而引发的温度应力和温度变形；另一方面是结构物的内外约束力要阻止这种变形。一旦温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限时，就会产生裂缝。 关键词：大体积混凝土；裂缝；原因；处理 中图分类号：TU2 文献标识码：A
1减少收缩对裂缝的影响 1.1水灰比
水灰比的变化对于干燥收缩和自身收缩的影响正相反，即当水灰比大于0.5时，其干燥收缩和自身收缩相比，小得可以忽略不计；当水灰比小于0.35时，其体内相对湿度会很快降低到80%以下，干燥收缩和自身收缩接近，可以说各占一半。 1.2粉煤灰含量
研究表明，粉煤灰含量对混凝土的自身收缩有较大影响。随着粉煤灰掺量的增加，混凝土自身收缩会有所降低。特别是早期收缩降低得非常明显，后期靠混凝土自身较大的弹性模量抑制继续硬化引起的自身收缩，这是由于掺入粉煤灰后，相对减少了水泥用量，从而降低了混凝土的早期硬化速度，自身收缩减少。但应注意，粉煤灰掺量超过20%后，减少自收缩的效果并不明显。
1.3养护及膨胀
目前，通常用加强养护的方法减小混凝土的收缩。养护条件对混凝土的收缩影响很大，养护14d的收缩，比养护3d的收缩降低约20%。环境的相对湿度越高，收缩越小。但高强度混凝土的内部结构密实，表面的养护水难以渗透到混凝土内，体内的自身收缩现象仍然显著。因此，加强养护的办法对减小高强度混凝土的自身收缩并不十分有效。 1.4配筋情况
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混凝土的组合材料包括水泥、水、砂、石、外加剂、掺合料等组分相互物理化学作用，硬化成为一种多空隙复合材料，由于初始温度收缩应力作用而形成内部许多微观裂缝；这种裂缝在外力作用下不断扩展，成为宏观裂缝；继续扩展，导致混凝土迅速破坏。 2减少温度裂缝的方法
减少温度裂缝，一般可以从控制混凝土温度与改善约束条件两方面着手。
温度控制工艺与比较。目前，对于防止水泥水化热引起的结构物开裂，在温度控制工艺上一般可以归纳为两大类：第一类是降温法，即在混凝土浇注成型后，通过循环的冷却水进行降温；第二类是保温法，又称隔热法，即在混凝土浇注成型后，通过保温材料如模板、草袋、锯末、湿砂、油布、塑料等，碘钨灯或定时喷浇热水等方法，提高混凝土表面及四周散热面的温度。
2.1采用保温法控制温度的原理，就是利用混凝土的初始温度加上水泥水化热的温升，使结构物在养护过程中，降温速度减慢，这样就能控制混凝土的内外温差，从而防止混凝土因温差过大引起变形而产生的温度裂缝。由于这种方法简便价廉，故而受到国内外工程界的关注。 2.2保温法适宜的施工温度
一般而言，采用保温法施工的大体积混凝土，应避开炎夏季节，同时也不得在负温下施工，最适宜的施工温度为10-30 C。如果施工管理和安排得当，可以取得最佳的技术经济效果。
2.2.1 如果必须在夏日施工，日平均气温不宜超过30 C，同时应对混凝土的原材料进行预冷却，使其浇注温度控制在25 C以内。应该看到，夏季的日平均气温变化对混凝土的浇注温度有明显的影响。
2.2.2 在低温季节施工时，混凝土的入模温度应根据外界气温与结构四周的保温情况，通过热工计算确定；而且不低于+10 C。混凝土的入模温度过低，就无法控制混凝土内外温差小于20 C的要求，因此，当气温低于+5 C时，应对混凝土中的原材料进行加热搅拌，原材料的加热温度应遵循冬季施工的有关规定。在低温季节提高混凝土的入模温度，还有利于混凝土的强度增长，和提高结构物的抗裂能力。
2.3 保温法适宜的施工材料。大体积混凝土的规模往往很大，因此，除了满足必要的隔热和保温要求外，在材料选择上应尽量就地取材，并考虑施工简单和经济。保温层应根据工程特点、施工时的气候和施工条件等选用以下几种构件：
2.3.1 结构物表面。我国北方地区以及低温季节施工时，必须采用多种层状材料覆盖，此时如遇到气候骤变，还应特别注意将保温材料紧密固定于混凝土的表面，以便于形成密不透风
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的维护层，保温效果才好。在南方地区15 C以下气温施工时，对裸露的混凝土表面可以采用层状材料或一般简便的散状如湿砂、锯末等覆盖。
2.3.2 结构物四周。除按规定设有模板保护外，在北方地区及低温季节施工时，必须采用有填充材料的双层箱形保温模板，或再在外侧覆挂层状保温材料。在南方地区可在预制模板外侧再覆盖层状保温材料。
2.4 保温材料的覆盖时间。采用保温法控制温度时，必须注意保温材料的覆盖时间。工程施工多在夏季，如在混凝土浇注后立即覆盖保温材料，不利于降低混凝土内部的最高温度，增加了后期产生深层裂缝的危险性，可以在内外温差控制的允许范围内，通过调整保温时间加以解决。如在气温较低季节施工，混凝土浇注后应立即保温养护。
2.5 降温速度。混凝土表面裂缝多发生在浇注初期，初期的表面温度骤降是引发表面裂缝的外因。当日平均气温在2-4d内连续下降6-9 C, 未满28d龄期的混凝土表面可能产生裂缝。因此，在保温施工中，仍需要注意控制降温速度；特别是在结构拆除模板和保温材料后，更应及时进行回填土加以保护。
2.6 蓄水养护。大体积混凝土结构厚实，用量多，为阻止表面水分过快蒸发，利于其强度的增加，混凝土初期的浇水养护非常重要。混凝土不浇水养护，不仅强度降低，而且收缩较大，抗裂性能差。鉴于蓄水法养护工艺简单，经济效果显著，特此推荐采用蓄水法养护。 参考文献
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