關于大體積混凝土裂縫控制的思考

摘要由于大體積混凝土結構的截面尺寸較大，混凝土強度較高，使得水泥在水化反應過程中釋放的水化熱產生的溫度變化和混凝土收縮的共同作用，產生較大的溫度應力和收縮應力，常導致大體積混凝土結構出現裂縫。這些裂縫往往給工程帶來不同程度的危害，甚至會造成經濟上的巨大損失。

關鍵詞大體積混凝土裂縫措施

中圖分類號:TU528文獻標識碼:A

隨著工程建設的快速發展，大體積混凝土日益增多，而在大體積混凝土施工中普遍會遇到裂縫控制問題，該問題若是處理不當將為工程結構埋下嚴重的質量隱患。因此，大體積混凝土施工中應嚴格控制裂縫的產生和發展，以保證工程質量。本文結合筆者的工作經驗談一談大體積混凝土裂縫產生的原因和裂縫控制的措施。

1 大體積混凝土產生裂縫的原因

1.1 溫差裂縫

混凝土內部和外部的溫差過大會產生裂縫。溫差裂縫的主要影響因素是水泥水化熱引起的混凝土內部和混凝土表面的溫差過大，特別是大體積混凝土更易發生此類裂縫。大體積混凝土結構一般要求一次性整體澆筑，澆筑后，水泥因水化引起水化熱，由于混凝土體積大，聚集在內部的水泥水化熱不容易散發，混凝土內部溫度將顯著升高，而混凝土表面土則散熱較快，形成了較大的溫度差，使混凝土內部產生壓應力，表面產生拉應力。而此時，混凝土齡期短，抗拉強度很低，當溫差產生的表面抗拉應力超過混凝土極限抗拉強度，就會在混凝土的表面產生裂縫。大體積混凝土施工，由于混凝土內部與表面散熱速率不一樣，在其表面形成較大的溫度梯度，從而引起較大的表面拉應力。同時，此時混凝土的齡期很短，抗拉強度很低，溫差產生的表面拉應力，超過此時的混凝土極限抗拉強度，就會在混凝土表面產生表面裂縫。經驗與案例表明，此種裂縫一般產生在混凝土澆筑后的前3天(升溫階段)。混凝土降溫階段，由于逐漸降溫而產生收縮，再加上混凝土硬化過程中，由于混凝土內部拌合水的水化和蒸發以及膠質體的膠凝等作用，促使混凝土硬化時收縮。這兩種收縮由于受到基底或結構本身的約束，也會產生很大的拉應力，直至出現收縮裂縫。

1.2 沉縮裂縫

在大體積砼(特別是泵送大流態砼)施工中也是非常多的。砼澆筑成型后，養護工作不到位，沒有及時地進行表面覆蓋，表面水份散失過快，導致砼內部與外部不均勻收縮，其表面干收縮大于其內部干收縮值。由于干縮快慢差而形成的砼表面拉應力，也是砼產生裂縫的重要原因。主要表現在振搗不密實，沉實不足，或者骨料下沉，表層浮漿過多，砼澆筑后，沒有及時抹壓實(特別是初凝前的二次拌壓)，且表面覆蓋不及時，受風吹日曬，表面水份散失快，產生干縮，砼早期強度又低，不能抵抗這種變形而導致開裂。在施工中采用緩凝型泵送劑，可延緩砼的凝結硬化速度，充分利用外加劑(特別是緩凝劑)的特性，適時增加抹加次數，消除表面裂縫，特別是初凝前的抹壓，這對消除表面裂縫是有效的。

1.3 塑性收縮變形使混凝土產生裂縫

塑性收縮裂縫發生在混凝土硬化之前、處于塑性狀態時。它的產生主要是由于上部混凝土的均勻沉降受到了限制，如遇有鋼筋或大的骨料或者是平面面積較大的混凝土，其水平方向的收縮比垂直方向更難，這樣就會形成不規則的深裂縫。這種裂縫通常是互相平行的，間距為0.2一lm左右，并且有相當的深度。防止出現這種裂縫的最好辦法，就是連續澆筑與修整抹面，并立即養護、保護混凝土。

1.4 混凝土不均勻性使混凝土產生裂縫

混凝土經過運輸到達現場，由于坍落度不同，石子粒徑與品種不同，振搗的密實度不同以及長距離運輸的影響等，都會影響到混凝土的勻質性。由于勻質性不同，而造成混凝土的彈性模量不均勻，從而使得混凝土在收縮變形過程中導致應力集中，引起裂縫。

2 大體積混凝土結構裂縫的危害

近代科學關于混凝土強度的研究以大量工程實踐所提供的經驗說明，結構物的裂縫是不可避免的，是人們可以接受的材料特征。雖然國內外工程技術界普遍認為，鋼筋混凝土結構的允許最大裂縫寬度主要是為了保證鋼筋不致產生銹蝕，但通過近年來國內外科技界多次調查和現場實驗，結論是裂縫的寬度與鋼筋銹蝕沒有直接關系，即便在潮濕的環境中裂縫也只能引起局部銹蝕，銹蝕程度不大，只有在氯化物含量較高的環境中裂縫才引起較大的銹蝕，所以，如對建筑物抗裂要求過高、過嚴，將付出巨大的經濟代價。科學的要求應是將其有害程度控制在允許的范圍內。但根據調查資料，凡接近于實驗室荷載試驗條件的，其主要是由荷載引起的裂縫，變形變化引起的裂縫一般不影響承載力。裂縫引起的各種不利后果，滲漏水占60%，高腐蝕、高濕度(包括干濕交替)環境中的結構，容易出現沿鋼筋縱向裂縫，腐蝕將對承載力會產生嚴重破壞。所以，對于結構物中主要由于變形變化引起的裂縫，要根據防水、防滲、防氣、防輻射、美觀及使用要求加以控制。

3 防止裂縫的措施

3.1 優化配合比設計，合理選材，盡量減少水泥用量

嚴格控制水灰比，力求從源頭上減少裂縫的產生。選用水化熱低的水泥，優先選用礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥以減少水化熱引起的絕熱溫升而導致的裂縫;選用粒徑大、強度高、級配好的骨料盡量減小混合料的空隙率及比表面積，從而減少水泥的用量、降低水化熱、減少干縮、減小混凝土裂縫的開展;通過摻加外加劑(如減水劑.緩凝劑等)減小砂率、減小坍落度等都可以有效減少或降低混凝土溫升導致的裂縫。

3.2 制定合適的允許溫差

溫差裂縫的重要原因是溫差太大。為了防止裂縫發生，必須規定各種溫差，包括內外溫差、內部溫差和溫度陡降的容許值，這些容許溫差可根據以往工程的實踐經驗，結合理論計算來確定。在一般的大體積鋼筋混凝土結構工程中，如基礎的約束不大，內外溫差可控制在不超過25℃。拆模時根據混凝土內部最高溫度與環境溫度的容許差值進行控制，必須避免氣溫驟降等因素的影響。

3.3 加強混凝土養護

大體積混凝土澆筑后，需加強養護，但最初不能灑水養護，待放熱高峰期過后，方能灑水養護，在養護期間，應定時觀測溫度變化，務必將溫差控制在允許范圍之內。對于大體積混凝土，可在其表面覆蓋薄膜、麻袋，此舉可減少混凝土表面的熱擴散，并提供適宜的潮濕環境，防止混凝土表面因脫水而產生干縮裂縫，同時延長了散熱時間，使混凝土的平均總溫差所產生的拉應力小于混凝土的抗拉強度，防止裂縫的產生。

3.4 混凝土澆筑方法的選擇

由于大體積混凝土斷面較大，因此可采用全面分層法，即在第1層澆筑完畢后，再回頭澆筑第2層，如此逐層澆筑，直至完工為止;也可采用分段分層法，即混凝土從底層開始澆筑，進行2～3m后再回頭澆筑第2層，同樣依次澆筑各層。斜面分層法，要求斜面坡度不大于1:3，適用于結構長度大大超過厚度3倍的情況。當然必須注意，澆筑須連續進行，不留施工縫，同時應在下一層混凝土初凝之前，將上層混凝土澆筑完畢。

4 結束語

大體積混凝土裂縫產生的原因很多，但只要嚴格按規范規定施工，認真積極地探索裂縫產生的原因，豐富相關的知識與經驗，及早采取相應的預防與控制措施，就能有效地控制大體積混凝土結構的裂縫，保證該分項的工程實體質量。