大体积混凝土裂缝的预防和处理
摘要:本文结合工程实例，分析了大体积混凝土裂缝产生的原因和机理，并根据裂缝产生的原因，提出了一套减少裂缝的有效措施，具有一定的现实意义。
关键词混凝土裂缝原因及措施
大体积混凝土的主要特点是大断面施工，施工体积厚。由此产生的问题是，水泥水化释放的热量使混凝土内部温度逐渐升高，产生的热量不易导出，导致内外温差较大。另外，混凝土早期抗拉强度低，弹性模量小，导致混凝土开裂，影响工程质量。首先，混凝土表面裂缝的存在会影响构件的美观；其次，表面裂缝对混凝土的耐久性也有一定的影响。由于裂缝直接嵌入结构中，混凝土保护层厚度会减小，为钢筋腐蚀留下隐患。此外，施工过程中裂缝的二次处理耗费人力物力。正是由于上述原因，大体积混凝土的裂缝问题在工程中受到了较多的关注，混凝土裂缝很难避免，使得裂缝的防治耗费了大量的人力和财力。这种问题发生在我参与的北京制版厂住宅楼和商务楼项目中。在工程实施过程中，通过不断的监测、分析、研究和试验，我终于对裂缝产生的原因有了一定的了解，并对避免裂缝的方法和措施做了一些研究和总结，特此提出，与同仁们共同探讨。
1项目概况
北京制版厂住宅楼和业务楼为住宅和商业办公楼，结构形式为高层钢筋混凝土框架剪力墙结构。本工程基础为筏板基础，中间的沉降缝将住宅楼和商务楼分成两个独立的部分。住宅楼筏板，基础底标高-8.5m，筏板厚度1m，筏板长44.7m，宽28.45m。1m厚板混凝土量15438+08438+0m3。商务楼筏板底部标高为-5.3m，筏板厚度为2m，筏板长度为26.05m，宽度为25.85m，混凝土体积约为1200m3。混凝土为C30。住宅楼与商务楼筏板底标高相差3.2m。按照先深后浅的顺序，先施工0.00以下的住宅楼基础混凝土，再施工商务楼筏板混凝土。本工程混凝土配合比选择见表1。
表1混凝土配合比
强度等级、水灰比、砂率(%)、单位面积原材料消耗量(kg/m3)、水化热(KJ)
水泥、砂和粉煤灰UEA BD-1 115238
c30p 8 0.45 40 330 673 1030 132 205 36 9.8
该项目始于2002年4月。在住宅楼和商务楼筏板基础底板大体积混凝土施工过程中，出现了三次严重的混凝土裂缝。分别是住宅建筑③轴和④轴之间，商业建筑②轴和④轴之间的施工阶段。
2原因分析
根据几处裂缝的位置、施工操作方法、施工环境、所用材料以及相应改进措施的实施效果，现场组织了多次专题会议，分析研究裂缝产生的原因。原因分析包括:
2.1表面裂缝原因分析
混凝土的体积随着温度的升高(或降低)而膨胀(或收缩)的现象称为温度变形。大体积混凝土工程结构截面大，水泥用量大。浇筑后，水泥释放大量水化热，混凝土温度上升。由于混凝土导热性能差，体积过大，相对散热量较小，因此，混凝土内部水化热不积累，而外部散热较快，内部温升产生压应力，表面产生拉应力[1]。当温度梯度足够大，表面拉应力σ(t)超过混凝土的极限抗拉强度时，混凝土表面就会产生裂缝。
2.2贯穿裂纹的原因分析
随着水泥水化反应的结束和混凝土不断散热，大体积混凝土由加热阶段过渡到冷却阶段。随着温度的降低，体积缩小。由于混凝土内部热量通过表面向外辐射，冷却阶段混凝土温度场分布仍处于中心温度高、表面温度低的状态，因此混凝土中心部分与表面部分的冷却程度不同，在混凝土内部产生较大的内部约束，同时基础和边界条件也对收缩混凝土产生较大的外部约束。内外约束使收缩混凝土产生拉应力。随着龄期的增加，大体积混凝土强度增加，弹性模量增加，徐变效应减小。因此，冷却收缩产生的拉应力较大，不仅抵消了加热产生的压应力，还在混凝土中形成了较高的拉应力，从而造成了大体积混凝土的贯通裂缝[2]。
结合以往的经验，通过各种情况的对比和试验分析，最终认为产生裂缝的原因很多，除了荷载、温度、收缩、不均匀沉降等原因外，还有以下原因:
1，原材料质量差:砂石含泥量太大，砂的细度模数太小。
2.配合比不当:坍落度和单边水泥控制不当。
3.施工方法不当:负弯矩钢筋被踩踏。固化时间短，二次受光时间不当，模板支撑刚度不足。
4.人员因素:操作人员质量意识差，技术素质低，技术交底不详。
5.环境因素:混凝土浇筑时间控制不当，如日晒、不均匀沉降等。
3机理分析
3.1大体积混凝土原材料要求
3.1.1水泥
大体积混凝土施工应采用低热水泥，水泥的水化热是其矿物组成和细度的函数。降低水泥的水化热，主要是选择合适的矿物组成和调整水泥粉的细度。因此，本工程选用刘立河水泥厂生产的P042.5水泥，其4天水化热为314KJ/Kg。
3.1.2合计
应选用级配良好的骨料，粗骨料粒径为5 ~ 40 mm，细骨料为中粗砂，严格控制砂石含泥量不超过3%和1%。
3.1.3活性混合材料
在本工程中，加入一定量的粉煤灰活性物质，以“分解”水化热，改善混凝土的和易性。掺加粉煤灰可以在不改变设计强度的情况下，延长混凝土的凝结时间，避免施工缝的出现。掺入粉煤灰可以降低混凝土的徐变、收缩和热膨胀系数，改善抗泌水和离析性能，显著提高混凝土的抗渗性能。
3.1.4外加剂
大体积混凝土施工中使用的外加剂不同于普通混凝土，应具有以下特点:1)缓凝作用:外加剂的缓凝作用可以减缓水泥水化放热速率，有利于散热，降低混凝土内部温升。2)高效减水:高效减水可以大幅度降低混凝土拌和用水量，在水灰比基本不变的情况下，可以大幅度降低混凝土的水泥用量，即降低水化热的内因。本工程使用的减水剂BD-1具有减水缓凝双重作用，延长混凝土凝结时间，保证混凝土整体浇筑，延长混凝土内部散热过程，避免温度裂缝。
3.2大体积混凝土施工技术
大体积混凝土施工工艺为:施工准备-浇筑工艺-振捣-泌水处理-表面处理等。主要步骤是浇筑和振捣，所以混凝土入模温度要尽量降低。如果用地下冷水或冰水拌制混凝土，砂石料场将设置防晒棚。其次，大体积混凝土基础的整体性要求高，要求混凝土一次连续浇筑。施工工艺应分层浇筑，分层捣实，控制浇筑层的厚度和进度。根据整体要求、结构尺寸、钢筋密度、混凝土供应等具体情况，混凝土浇筑采用平面与斜面相结合的分层方法，住宅楼分为三层，商务楼分为五层，斜面分层厚度为300-450 mm，使用插入式振捣棒时，垂直斜向操作时，快插慢拔，避免分层或形成空腔，上下抽动，使振捣均匀。分层灌注时，振捣上层应插入下层约5cm。在每一点振动20-30秒，直到混凝土表面不再明显下沉，不再出现气泡，并且砂浆发光。20-30分钟后，重新振动。每振捣一段后，应立即铺开。浇注后10小时内抹平一次。初凝前两小时，进行第二次抹灰。最后，应认真进行热工计算，加强测温，采取保温养护，减小大体积混凝土内外温差。温度测点的布置如图1所示:
图1温度测点布置图
每组测温点设置三个测温孔，呈三角形排列，分别测量底板底部、中部和表面的温度，测温孔间距为600。
测温点布置在底板边缘和中间，避开墙壁和反梁，***10。
温度计孔由ф20 ~ 25薄壁钢管埋设而成。预埋前，将钢管按所需长度切割，下端与钢筋头焊接，上端用塑料布裹紧。预埋时，上端应预留10cm。
加强混凝土的养护也很重要。大体积混凝土施工时，应边浇筑边覆盖，保温养护5 ~ 7天后进行浇水养护。由于新浇大体积混凝土处于加热阶段，如果浇水或浸水，混凝土外部突然冷却，导致内外温差过大，容易产生严重裂缝，应避免过早浇水。
4控制大体积混凝土裂缝的具体措施
与普通混凝土相比，大体积混凝土不仅要满足普通混凝土的强度、整体性和耐久性要求，还要考虑如何控制温度变形裂缝的发生和发展。大体积混凝土应尽量降低混凝土内部最高温度和内外温差，这涉及到结构的平面尺寸、结构厚度、约束条件、钢筋布置、混凝土材料、施工工艺和养护条件等。
控制大体积混凝土裂缝的技术措施具体包括以下几个方面:
4.1降低水泥的水化热
选择低水化热或中等水化热的水泥配制混凝土；充分利用混凝土的后期强度，降低每立方米混凝土的水泥用量；采用粉煤灰混凝土，强度等级龄期定为60天，并加入相应的减水剂改善和易性。降低水灰比，达到水泥用量少，水化热低的目的。
4.2降低混凝土入模温度
尽量避开炎热天气浇筑混凝土；用低温水搅拌；预冷却集料或覆盖集料以防止太阳加热；加入缓凝减水剂；测量并记录混凝土入模温度。
4.3加强施工中的温度控制。
住宅楼地面1.0m厚，1层塑料布，两层阻燃草袋，蓄水保温保湿。根据当时的气候条件、混凝土使用的水泥、混凝土配合比、外加剂和掺合料、混凝土厚度、保温材料、大体积混凝土的热工计算，确保混凝土表面与内部的温差超过25？0?2C；商务楼地面厚2.0m。由于高温，地板加厚了。通过热力计算，用塑料布和草帘蓄水保温保湿。根据需要布置测温孔。根据测得的温度调整养护材料和养护覆盖时间。如果大气温度下降或者保温不到位，内外温差接近甚至超过25？0?2C、应加强覆盖保温；蓄水和保温养护时间不得少于10天，以促进混凝土早期强度增长。
4.4为防止温度裂缝的发展，住宅楼板混凝土边缘应加设抗裂钢筋，φ 10 @ 360，双向。
5结论
通过分析裂缝产生的原因和机理，采取一些有针对性的措施，可以将大体积混凝土的裂缝减少到合理的范围内。但是，由于裂缝产生的原因复杂，要完全避免裂缝仍然很困难，需要大量的研究和实践。控制和预防大体积混凝土裂缝是一项系统工程，涉及到设计、原材料选择、施工工艺、养护等诸多不确定因素。任何一个环节出现问题都会导致混凝土开裂。虽然影响大体积混凝土裂缝的因素很多，但主要原因是温度应力。作为工程技术人员，应了解混凝土中的温度变化规律，合理选择水泥品种，严格控制水泥用量，添加合适的混合材料和外加剂，优化混凝土配合比，合理施工，实时监控，加强养护。其次，要认真研究混凝土裂缝，区别对待，采取合理的措施进行处理，在施工中采取各种有效的预防措施，防止裂缝的发生和发展，确保建筑物和构件的安全。你可以在百度上找到很多。