摘要：在工程建设中，大体积混凝土应用越来越多，大体积混凝土裂缝控制是限制环境中侵蚀性介质进入混凝土结构的第一道防线，控制裂缝尤其是早期裂缝，对保证混凝土结构达到设计要求的耐久性，有重要意义。大体积混凝土裂缝是工程质量通病，是工程设计、施工中的重大技术难题。裂缝产生的原因以及如何防止混凝土裂缝，早已成为全球混凝土工程的一项研究课题，现就本人所学理论知识结合本人较少的实践经验，浅谈混凝土工程施工裂缝原因分析及控制。
关键字：混凝土施工裂缝控制
一、混凝土结构产生裂缝的原因
混凝土是一种非均质的复杂多相混合材料，在其微观结构相组成之间主要的结合力是范德华力。因此其抗拉强度远低于抗压强度。当混凝土内部产生拉应力超过其抗拉强度时，就会产生裂缝。因此，混凝土发生开裂的条件就是：在约束下变形产生的拉应力超过当时的混凝土抗拉强度，也就是说必须同时考虑三个条件：变形的大小、约束的程度、当时的混凝土抗拉强度。不受约束的自由变形不会产生应力；抗拉强度足以抵抗所产生的拉应力时则不会开裂。也就是说不能笼统地认为收缩必然开裂。所产生的应力大小和当时的弹性模量有关，和能够松弛应力的徐变有关；是否引起开裂还和混凝土的抗拉强度有关。在使用中，结构的荷载以及大气环境的影响如冷热交替、干湿循环，可使这些内部微裂缝发展并传播，成为环境中侵蚀性介质浸入的通道。早期裂缝控制的意义在于，已有裂缝的扩展比新生成裂缝容易。可能引起开裂的变形主要是收缩。
随着水泥实际强度的提高、比表面积的增大，水化热也相应较大，再加上因要求混凝土具有较高早期强度而使用较大的水泥用量，按我国结构设计规范，抗压强度约30MPa的混凝土，其弹性模量为约30GPa，则在约束下可产生弹性拉应力约4.5MPa，而30MPa的混凝土的直接抗拉强度约为2 .7MPa。常有工程中的混凝土拆除模板时就发现已产生裂缝，显然是由温度变形所致。
由于近年来混凝土所用的水泥强度高，尤其是早期强度高，混凝土水灰比较低，使混凝土温度变形和自收缩变形较大，即使早期未开裂，已产生的应力未消除，在后期使用阶段有时因外界条件如急剧的温度和湿度的变化，又会有新的应力生成，与已有应力叠加后如果超过混凝土实时的抗拉强度，就有可能在原有不可见微裂缝处扩展成可见的裂缝。因此控制混凝土早期内部的应力尽量减小，才是提高混凝土耐久性最重要的环节。为了减小早期内部应力，就要减小温度变形和自收缩变形，同时尽量避免高早强以降低早期弹性模量，增大早期徐变。
二、施工中裂缝控制
影响开裂的因素很复杂，往往不是单一因素造成的。控制裂缝也不只是施工人员和混凝土生产者的事，而是涉及包括设计、混凝土及其原材料生产、施工甚至监理和业主在内各方面的责任。因此需要各方共同努力解决。包括混凝土原材料的控制、混凝土的制备和现场施工的各个环节，对于控制早期裂缝、减少后期开裂、保证实现设计的混凝土结构耐久性是至关重要的。
为防止大体积混凝土产生温度裂缝，需要研究采取温度控制措施。一方面要提高混凝土的抗裂能力，另一方面要减小温度应力。提高抗裂能力，主要是提高混凝土的极限拉伸值，相应提高其抗压和抗拉强度，同时要提高施工质量和均匀性。减少混凝土坝温度应力，通常以温度差值作为控制标准。温度控制和防裂措施包括减少混凝土发热量、降低浇筑温度、加强浇筑块散热和表面保护等方面采取措施，控制温差。
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（1）不正确的浇筑顺序会造成可以避免的约束和不均匀的沉降。例如梁和柱或板和墙同时浇筑，会因沉降不匀在交接处产生裂缝。相反，采取恰当的浇筑顺序会减少开裂，如大面积的板当使用膨胀剂时，采取“跳仓”方式浇筑可减少开裂。所以不同构件浇筑前应认真规划浇筑顺序。长墙或板的施工缝的间距应视构件尺寸而定。高宽比大于2的墙，上部一般不会出现裂缝，但是应注意分层浇筑时，下层高度要大于上层高度，否则，上层拌和物会增大对与基底接触面的正压力而增加约束应力。混凝土浇筑高度不宜超过2 m，如必须超过，则必须用串筒等辅助下料；每层混凝土一次性布料不宜超过1m。
（2）减少混凝土发热量。在满足设计要求的情况下，尽量减少水泥水化热，诸如采用水化热低的水泥、减少水泥用量、加入粉煤灰和高效减水剂等。
（3）降低混凝土浇筑温度。夏季浇筑混凝土应降低温度，利用气温较低的季节或时段浇筑混凝土、用冷水或加冰屑拌和混凝土、降低骨料温度，必要时再采取预冷粗骨料的措施、隔热降温防止热量倒灌使混凝土温度回升。但混凝土浇筑温度太低时，受环境较高温度影响的表面硬化较快，内部温度升高时产生膨胀，会使先硬化的表面受拉而开裂。因此在夏季，不仅要降低浇筑温度，而且要采取措施（例如避免上午浇筑，冷却模板，避免阳光直射于混凝土表面使混凝土升温恰值气温最高时而加剧等）避免混凝土表面受气温影响而先于内部硬化。冬季要提高混凝土浇筑温度，则混凝土内部温度高于气温，内部成熟快，产生膨胀时，表面仍有一定塑性，可变形而不裂，而当混凝土降温时，在表面产生压应力，而有利于抗裂。
（4）加强浇筑块的自然散热。合理分块分层浇筑、采用低块浇筑利用表面自然散热，并合理选择间歇时间、设置宽缝增加散热面或在浇筑块内预埋冷却水管进行通水冷却。
（5）重视表面保护。在气温骤降频繁的季节，对基础混凝土及其他重要部位新浇筑的混凝土，进行顶面、侧面的表面保护，或推迟拆模时间或在模板内衬保温材料等办法，有条件时也可考虑采用预制混凝土模板。
（6）采用微膨胀混凝土技术，这是利用氧化镁在水泥水化过程中的变形特性，使混凝土产生延迟性微膨胀体积变形，在特定约束条件下，产生预压应力，补偿大体积混凝土降温收缩的拉应力，防止产生裂缝的技术。
（7）应当正确进行混凝土拌和物的振捣，使用振捣棒时绝对禁止用振捣棒横拖赶动混凝土。否则必然造成离下料口远处砂浆过多而开裂。
（8）应在混凝土还处于塑性时开始冷却表面。夏季使用钢模板时，可在浇筑时同时向模板表面浇凉水，以推迟混凝土温峰时间，并降低温峰；混凝土内部达到温峰后开始降温时则应控制降温速率，避免在混凝土升温后尤其是在温度最高时拆模，更不能立即浇凉水。冬季尽量使用导热系数小的模板，以减小混凝土中心和表面的温差，必要时，应采取灵活保温措施。对于厚度超过30cm的墙、柱、基础地板等中等体积和大体积混凝土结构，夏季施工时应尽量降低入模温度，在混凝土达到温峰前应在模板外(对墙、柱)或覆盖的塑料薄膜上面（向板）浇凉水降温，到达温峰以后的降温阶段应采取保温措施以降低降温速率，必要时可用热水养护。
参考文献：
[1] 万宇超.大体积混凝土的研究进展[J]. 混凝土世界. 2016(06)
[2] 谌超,刘松,邓华伟,刘毅强,孔维.大体积混凝土温度及温度应力影响因素研究[J]. 材料导报. 2015(S2)
论文作者:田彦福
论文发表刊物:《低碳地产》2016年9月第18期
论文发表时间:2016/11/10
标签：混凝土论文; 裂缝论文; 应力论文; 温度论文; 抗拉强度论文; 表面论文; 体积论文; 《低碳地产》2016年9月第18期论文;