浅析大体积混凝土裂缝产生的类型和原因

2018-02-18王铁荣

建筑与装饰 2018年15期

王铁荣

赤峰市平庄建筑工程有限公司内蒙古赤峰 024000

近几年来，全国各地工程规模日趋扩大，结构形式日益复杂，工业与民用建筑中的大体积混凝土越来越多。由于其体积大，表面积小，水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快，混凝土内外温差较大时，就会使混凝土产生温度裂缝和收缩变形裂缝，影响结构安全和正常使用，所以必须从根本上分析它、解决它，从而来保证工程的施工质量。

1 大体积混凝土结构的定义和特点

1.1 大体积混凝土定义

大体积混凝土含义一般是指其体积大到必须采取措施处理水化热产生的温差，合理解决温差变形引起的应力，并控制裂缝的产生或限制裂缝扩展的现浇混凝土。

1.2 大体积混凝土的特点

由于高层基础多是混凝土体积较大的箱型、筏板和桩承台较大的基础，这种结构有结构厚、体积大、钢筋密、混凝土数量多、工程条件复杂和施工技术要求高等特点。外荷载引起裂缝的可能性很小。但水泥的水化反应中释放的水化热所产生的温度变化与混凝土收缩的共同作用，会产生较大温度应力和收缩应力，是大体积混凝土结构出现裂缝的主要因素。这些裂缝往往给工程带来不同程度的危害，所以必须控制温度应力和温度变化裂缝的开展。

2 混凝土裂缝产生的类型和原因

2.1 混凝土裂缝产生的类型

按裂缝的宽度的不同，混凝土裂缝可分为 “微观裂缝”和 “宏观裂缝”两种。

（1）微观裂缝是指，在尚未承受荷载的混凝土结构中存在着肉眼看不见的微观裂缝，其宽度为0.05mm以下。又可分为粘着裂缝：骨料与水泥石粘面上的。水泥石裂缝：骨料间水泥浆中的裂缝。骨料裂缝：存在于骨料间的裂缝。前两种的裂缝较多，且这些裂缝分布不规则、不贯穿，混凝土扔可承受拉力。

（2）宏观裂缝是指裂缝宽度在0.05mm以上，肉眼可见的裂缝。其又可分为，表面裂缝、贯穿裂缝和深层裂缝三种。

1）表面裂缝：表面拉应力大于混凝土极限抗拉强度时出现的裂缝。

大体积混凝土浇筑初期，水泥水化热大量产生，使混凝土的温度迅速上升。由于混凝土表面散热条件比较好，其热量可以向大气中散发，其温度上升较少；而混凝土内部由于散热条件较差，热量不易散发，其温度上升较多，混凝土内部温度高、表面温度低，则形成温度拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，混凝土表面就产生了裂缝。

表面裂缝虽不属于结构性裂缝，但在混凝土收缩时，由于表面裂缝处的断面已削弱，易产生应力集中的现象，能促使裂缝进一步扩展，对混凝土产生危害。

国内外对裂缝宽度都有相应的规定，如我国的混凝土结构设计规范，对钢筋混凝土结构的最大允许裂缝宽度就有明确的规定：室内正常环境下的一般构件为0.3mm；露天或室内高温环境下为0.2mm。

2）贯穿裂缝：混凝土从高温降温引起混凝土收缩产生拉应力，当大于混凝土的极限抗拉强度时，混凝土整个截面出现贯穿裂缝。

大体积混凝土浇筑初期，混凝土处于升温阶段及塑性状态，弹性模量较小，变形变化所引起的应力很小，温度应力可忽略不计。混凝土浇筑一定时间后，水泥水化热基本已经释放，混凝土从最高温逐渐降温，降温的结果引起混凝土收缩，再加上混凝土多余水分蒸发引起的体积收缩变化，受到地基和结构边界条件的约束，不能自由变形，导致产生拉应力，当该拉应力超过混凝土极限抗拉强度时，混凝土整个截面就会产生贯穿裂缝。

贯穿裂缝切断了混凝土结构断面，破坏了结构整体性、稳定性、耐久性、防水性，影响了混凝土的正常使用。应当采取一切措施控制贯穿裂缝的产生和发展。

3）深度裂缝：表面裂缝发展而成深度裂缝。基础约束范围内的混凝土，处于大面积拉应力状态，在这种区域若产生了表面裂缝，则极有可能发展成深度裂缝，甚至发展成贯穿裂缝。深度裂缝部分贯穿了结构断面，具有很大的危害性，施工中是不允许出现的。如果设法避免基础约束区的表面裂缝，且混凝土内外温差控制适当，基本上可以避免出现深度裂缝和贯穿裂缝。