大體積混凝土裂縫原因分析及施工技術探討

溫弦

（貴州省高速公路開發總公司，貴州 貴陽 550004）

1 裂縫產生原因淺析

產生裂縫的主要原因有以下幾方面：

1.1 水泥水化熱

水泥在水化過程中要釋放出一定的熱量，而大體積混凝土結構斷面較厚，表面系數相對較小，所以水泥發生的熱量聚集在結構內部不易散失。這樣混凝土內部的水化熱無法及時散發出去，以至于越積越高，使內外溫差增大而產生裂縫。

1.2 溫度變化引起的裂縫

大體積混凝土在施工階段，它的澆筑溫度隨著外界氣溫變化而變化。特別是氣溫驟降，會大大增加內外層混凝土溫差，這對大體積混凝土是極為不利的。溫度應力是由于溫差引起溫度變形造成的，溫差愈大，產生的溫度應力就愈大，對混凝土的破壞也就越大。因此，應采取溫度控制措施，防止混凝土內外溫差引起的溫度應力。

1.3 收縮引起的裂縫

在實際工程中，混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。在混凝土收縮種類中，收縮是發生混凝土體積變形的主要原因。在施工過程中，混凝土澆筑后4～5小時左右，混凝土失水收縮?；炷两Y硬以后，隨差表層水分逐步蒸發，濕度逐步降低，混凝土體積減小，因混凝土表層水分損失快，內部損失慢，因此產生表面收縮大、內部收縮小的不均勻收縮，表面收縮變形受到內部混凝土的約束，致使表面混凝土承受拉力，當表面混凝土承受拉力超過其抗拉強度時，便產生收縮裂縫。影響混凝土收縮裂縫的主要因素有：主要是水泥品種、混凝土配合比、外加劑和摻合料的品種以及施工工藝、養護條件等。

1.4 鋼筋銹蝕收起的裂縫

由于混凝土質量較差或保護層厚度不足，混凝土保護層受二氧化碳侵蝕炭化至鋼筋表面，使鋼筋周圍混凝土堿度降低，或由于氯化物介入，鋼筋周圍氯離子含量較高，均可引起鋼筋表面氧化膜破壞，鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發生銹蝕反應，從而對周圍混凝土產生膨脹應力，導致保護層混凝土開裂、剝離，沿鋼筋縱向產生裂縫，并有銹跡滲到混凝土表面。由于銹蝕，使得鋼筋有并行斷面面積減小，鋼筋與混凝土握裹力削弱，結構承載力下降，并將誘發其它形式的裂縫，加劇鋼筋銹蝕，導致結構破壞。

要防止鋼筋銹蝕，施工時應控制混凝土的水灰比，加強振搗，保證混凝土的密實性，防止氧氣侵入，同時嚴格控制含氯鹽的外加劑用量，同時嚴格控制保護層厚度，當然保護層亦不能太厚，否則構件有效高度減小，受力時將加大裂縫寬度。

1.5 施工工藝質量引起的裂縫

在混凝土結構澆筑過程中，若施工工藝不合理、施工質量低劣，容易產生各種裂縫。裂縫出現的部位和走向、裂縫寬度因產生的原因而異，比較典型常見的有：

混凝土保護層過厚，或亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負彎矩的受力筋保護層加厚，導致構件的有效高度減小，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫?；炷琳駬v不密實、不均勻，出現蜂窩、麻面、空洞，導致鋼筋銹蝕或其它荷載裂縫的起源點?；炷翝仓^快，混凝土流動性較低，在硬化前因混凝土沉實不足，硬化后沉實過大，容易在澆筑數小時后發生裂縫?；炷脸跗陴B護時急劇干燥，使得混凝土與大氣接觸的表面上出現不規則的收縮裂縫。用泵送混凝土施工時，為保證混凝土的流動性，增加水和水泥用量，或因其它原因加大了水灰比，導致混凝土結硬化時收縮量增加，使得混凝土體積上出現不規則裂縫?；炷练謱踊蚍侄螡仓r，接頭部位處理不好，易在新舊混凝土和施工縫之間出現裂縫?；炷猎缙谑軆觯箻嫾砻娉霈F裂紋，或局部剝落，或脫模后出現空鼓現象。

施工時模板剛度不足，在澆筑混凝土時，由于側向壓力的作用使得模板變形，產生與模板變形一致的裂縫。施工時拆模過早，混凝土強度不足，使構件在自重或施工荷載作用下產生裂縫。施工前對支架壓實不足或支架剛度不足，澆筑混凝土后支架不均勻下沉，導致混凝土出現裂縫。

2 大體積混凝土裂縫控制的措施

綜上所述，要在施工中控制大體積混凝土產生裂縫，主要需要控制混原材料質量、混凝土質量以及混凝土施工質量，并要做好大體積混凝土的養護及溫度控制工作：

2.1 盡量選用低熱或中熱水泥配制混凝土，或混凝土中摻加適量粉煤灰或減水劑，或利用混凝土的后期強度，以降低水泥用量，減少水化熱量。選用良好級配的骨料，并嚴格控制砂石含泥量，降低水灰比，加強振搗，以提出混凝土密實度和抗拉強度。

2.2 在混凝土中摻加緩凝劑，減緩澆筑速度，以利于散熱，在設計允許的情況下，可摻入不大于混凝土體積25%的塊石，以吸收熱量并節省混凝土。

2.3 在拌合混凝土時，還可摻入適量的微膨脹劑或膨脹水泥，使混凝土得到補償收縮，減少混凝土的溫度應力。

2.4 設置后澆縫。在大體積混凝土平面尺寸過大時，可適當設置后澆縫，以減小外應力和溫度應力；同時也有利于散熱，降低混凝土的內部溫度。

2.5 選擇較適宜的氣溫澆筑大體積混凝土，盡量避開炎熱天氣澆筑混凝土，夏季可采用低溫水或冰水攪拌混凝土，或對骨料設簡易遮陽裝置或進行噴水預冷卻，運輸混凝土應防日曬，以降低砼攪拌溫度。

2.6 采取分層或分塊澆筑大體積混凝土，合理設置水平或垂直施工縫，或在適當的位置設置施工后澆帶，以放松約束程度，減少每次澆筑長度的蓄熱量，防止水化熱的積聚，減少溫度應力。

2.7 大體積混凝土采用泵送工藝，泵送過程中，常會發生輸送管堵塞故障，故提高混凝土的可泵性十分重要，須合理選擇泵送壓力，泵管直徑，輸送管線布置應合理。炎熱季節施工泵管上須用濕麻袋等遮蓋并經常淋水散熱。嚴寒季節施工，宜用保溫材料包裹泵管，防止管內混凝土受凍，并保證混凝土的入模溫度。

2.8 加強早期養護，提高抗拉強度。養護是大體積混凝土施工中一項十分關鍵的工作。養護主要是保持適宜的溫度和濕度，以便控制混凝土內表溫差，促進混凝土強度的正常發展及防止混凝土裂縫的產生和發展。根據工程的個體情況，應盡可能多養護一段時間，拆模后應立即回填土或覆蓋保護，同時預防近期驟冷氣候影響，以控制內表溫差，防止混凝土早期和中期裂縫。大體積混凝土的養護，不僅要滿足強度增長的需要，還應通過人工的溫度控制，防止因溫度變形引起混凝土的開裂。

在混凝土養護階段的溫度控制應遵循以下幾點：

混凝土的中心溫度與表面溫度之間、混凝土表面溫度與室外最低氣溫之間的差值均應小于20℃；當結構混凝土具有足夠的抗裂能力時，不大于25℃～30℃。在基礎內部預埋冷卻水管，通循環冷卻水，強制降低混凝土水化熱溫度?；炷敛鹉r，混凝土的溫差不超過20℃。其溫差應包括表面溫度、中心溫度和外界氣溫之間的溫差。在結構外露的混凝土表面以及模板外側覆蓋保溫材料（如草袋、鋸末、濕砂等），在緩慢的散熱過程中，使混凝土獲得必要的強度，以控制混凝土的內外溫差小于20℃。

采用切實可行的施工工藝。首先要編制切實可行的施工方案，良好的施工方案與預防、控制裂縫有很大的關系。施工方案主要應確定一定澆筑量、施工縫間距、位置及構造、澆筑時間、運輸及振搗等。其次，要保證施工質量。由于施工原因而產生的裂縫發生率比較大。如果在施工階段控制住了裂縫，則在使用階段開裂的可能性就很小了。因此，施工階段是裂縫預防的主要階段。

3 結論

大體積混凝土的裂縫是難以避免的，但其有害程度是可以控制的。裂縫控制的主要方法是通過設計、施工、材料等方面綜合技術措施將裂縫控制在無害范圍內。大體積混凝土的施工技術與措施直接關系到混凝土結構的使用性能，若不能很好的了解大體積混凝土結構開裂的原因以及掌握應對此類問題所采取的相應施工措施，那么實際生產當中就很難保證施工質量。

[1]1、2 彭圣浩主編《.建筑工程質量通病防治手冊》（中國建筑工業出版社）.2002年10月第三版485-486 頁.

[2]3、4、5、6《建筑施工手冊》（2003年 9月第四版）縮印本，616 頁.

[3]楊嗣信主編《.高層建筑施工手冊》（中國建筑工業出版社）.2001年6月第二版484-487頁.