浅谈大体积砼裂缝的影响及控制措施

摘　要：通过对工程实例现场观察，分析大体积砼出现裂缝的原因。找到了预防裂缝的控制措施。

关键词：大体积砼；裂缝成因；裂缝控制措施

　　在现阶段中国的房屋建筑结构中，砼结构形式占有重要的地位。而伴随着砼结构使用率的提高，但实际施工中会时常出现裂缝超过标准，如何在施工中采取有效措施控制带裂缝工作的砼结构的裂缝宽度，并使之能在规范允许的范围内和不影响砼结构的使用安全和使用寿命。究其原因，大部分砼结构裂缝是由变形作用引起的。而引起砼裂缝出现变形的因素主要是温度、湿度和不均匀沉降等。下面根据中山市某实例来浅谈温度对大体积砼裂缝的影响。
　　中山市某公寓的地下室（84.8*143.3）12154m2；地下室结构施工采用超长结构不分缝施工方式；地下室底板为整板结构，用后浇带将它分为12区；地下室砼厚度0.4m，砼外墙高4.5m，厚度0.3m；承台砼与底板同时浇筑，电梯井承台砼方量近400m3，最小外型尺寸大于1m，为大体积砼浇筑。于2009年5月23日开始浇注砼，一周后发现电梯井承台与底板交接处出现裂缝，裂缝有发展的趋势。在施工中砼出现的裂缝必然会影响到结构的整体性和耐久性；如此在以后的运转过程中，随着温度变化对结构的应力状态会产生影响。经现场勘查、分析，裂缝的主要形成原因是由于水化热温升速度过快，基础约束过大及基础构造上存在较多薄弱环节，加之由于温度应力及干缩应力而引起的。基础各部分刚度差别很大，最厚部位十几米，最薄部位却仅有0.3m，形成应力集中区。基础与承台是多台阶接触，受到了严重的约束。结合这些现象，本文将对大体积砼结构裂缝的影响和处理措施做一个初步探讨。
一、 裂缝产生的原因：
大体积砼施工过程中产生的原因主要有以下几个方面
1、 温度应力引起的裂缝：
　　国内外的实践证明：大体积砼施工过程中，由于水泥水化热引起砼浇筑内部温度和温度应力剧烈变化，是导致砼发生裂缝的主要因素。砼硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或钢筋的约束，又会在砼内部出现拉应力。气温的降低也会在砼表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出砼的抗裂能力时，即会出现裂缝。许多砼的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部砼的约束，也往往导致裂缝。
2、干缩应力引起的裂缝
　　砼随着多余水分的蒸发必将引起体积的收缩，这种收缩过程是由表及里，逐步发展的。由于湿度不均匀，收缩变相也随之不均匀，基础的平均收缩变形助长了温度变形引起的内力，导致砼的开裂。
3、 集中应力引起的裂缝
　　工业与民用建筑的各种底板、立墙、顶板以及地下箱型基础和其它特殊构筑物在遇到各种形状的孔洞，还有一些结构在长度方向遇到断面突变的情况。在孔洞和变断面的转角部位，由于温度收缩作用，引起应力集中，导致裂缝的产生。
二、 裂缝的控制措施
1、降低砼的水化热
　　在大体积砼施工中，水化热引起的温升较高，降温幅度大，容易引起温度裂缝。因此，控制水化热的升温，砼的中心与外表面的最大温差不高于25~300c，总将温差300c。应尽量选用低热或中热水泥，同时充分利用砼的后期强度，减少每立方米砼中的水泥用量，减少水化热和收缩，选用P.0.425水泥，水泥用量仅为380kg/m3。而且选用的水泥质量稳定，而且泌水较少。
　　在砼中掺加各种塑化剂、减水剂，在保持良好的使用条件下较少用水量，因此可以较少收缩、能减少或防止收缩列更形成。在保证砼强度情况下，尽量多掺加粉煤灰，减少砼使用量。粉煤灰掺量为70kg/m3，占水泥用量的18%。在大体积砼中掺粉煤灰是减少水泥用量、降低水泥水化热的好方法。根据试验得出，每增加10kg水泥,其水化热将使砼的温度相应升降1℃。
2、骨料的选择
　　骨料对砼收缩的影响取决于两个方面一是骨料吸水率，二是骨料相对于硬化水泥浆的 刚度。水泥浆是砼收缩的主要部分，骨料一般对水泥浆的收缩起制约作用，配低吸水率 、高弹模骨料的砼将产生低的徐变和收缩。对大体积砼宜采用4~40mm粒径。
3、增加构造筋
　　砼材料结构是非均质的，承受拉力作用时，截面中个支点受力是不均匀的，有大量不规则的应力集中点，这些点由于应力集中出出现裂缝。如进行适当配筋，钢筋将约束砼的塑性变形，从而分担砼的内应力，推迟砼裂缝的出现。适当配置构造筋对于砼的极限拉伸是有益的，对于薄壁结构更为显著，如墙、班、梁等，采取增配构造筋，使构造筋起到温度筋的作用，能有效的提高抗裂性能。
4、采用滑动层来减少基础的约束力
　　设置在基岩或硬地基上的结构物，其底板砼收缩时会受到地基的约束，在地基下设置缓冲滑动层，当基础下面全部或大部分设置缓冲滑动层时，地基产生的外约束力几乎接近零。如果只在端部范围内设有缓冲滑动层时，则可消减基础所受到的水平剪应力。缓冲滑动层的做法是：在垫层和底板之间铺2cm厚的沥青砂，或铺贴三毡四油，这样既可以做防水层，又作为滑动层，经济适用。
5、合理安排施工程序
　　采用分层连续浇筑或推移式连续浇筑，其层间的间隔时间应尽量虽短，必须在前层砼初凝之前，将其次层砼浇筑完毕。层间最长的时间间隔应不大于砼的初凝时间。砼在浇筑过程中均匀上升，避免砼拌和物堆积造成过大的高差。
　　采用分段(以后浇带为界限分开)浇筑，通过设置后浇带来减少外界约束，后浇带宜设在结构物长向的中间和弯矩、剪力较小的部位。
6、 降低砼的浇筑温度
　　由砼内部温度计算公式（Ｔmax=Tj+△T；Tj为浇注温度）可以看出：浇筑温度与砼内部最高温度的大小成正比关系。所以降低砼的浇筑温度，就可以降低砼内部温度。?浇筑后保温，降低温度应力。降低冷却方面，采取保温及缓慢降温方法较少砼表面的急剧热扩散，延长砼的散热时间，降温速率一般控制在2~4%℃/d。减缓降温有利于砼强度增长，并充分发挥应力松弛效应，防止形成过大的温差而引起表面或贯穿裂缝。
7、表面处理：
     为了避免砼表面失水快而产生的裂缝，对大体积砼的表面实行以下措施，以期较少或避免砼裂缝的产生。首先，在砼浇筑完成后立即在其表面覆盖一层塑料布，待砼达到1.2MPa时即可铺盖好草帘，避免砼表面失水快、降温快等原因产生裂缝。其次，砼保湿养护也是决定砼产生裂缝的原因，当白

天的温度只要跟砼的温差大于25℃时，就可以适当掀开草帘散热，较少砼内外温差；当温度降低时，要加盖草帘。当没有凝结水时，要及时补充洒水，避免温差收缩、降温收缩及干燥收缩引起裂缝的产生。最后，养护时间也是有严格规定的，2m厚底板养护时间为15-20天，这样有利于延缓降温时间和速度，充分发挥砼的应力松弛效应，使砼不易开裂。

三、结束语
　　以上对大体积砼的裂缝成因及控制措施进行了理论上和实践上的初步探讨。大体积砼裂缝的成因有多方面的因素，但对于具体的预防和改善措施意见还是比较统一，同时在实践中效果也是比较好的。具体施工中要靠我们多观察，多比较，出现问题后多分析、多总结，结合多种预防措施，可以较少和控制大体积砼裂缝的形成。
  
参考文献：
[1] 工程结构裂缝控制 王铁梦 中国建筑工业出版社.
[2] 如何降低水泥水化热 中国水泥网.

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