大體積混凝土結構裂縫類型及防治

劉 杰

(智波交通運輸設備有限公司，山西 太原 030032)

0 引言

混凝土結構在建設和使用過程中會出現各種各樣的裂縫，其成因也復雜多樣。各類裂縫產生的主要原因有兩點:1)由外部荷載引起的結構型裂縫;2)由溫度和收縮引起的材料型裂縫。在大體積混凝土工程施工過程中，由于水泥水化熱釋放導致混凝土內外溫差較大是大體積混凝土發生裂縫的主要原因。因此如何控制混凝土因水化熱引起的內外溫度不均，防止混凝土出現有害的溫度裂縫與收縮裂縫，是大體積混凝土施工技術的關鍵所在。

1 大體積混凝土裂縫的主要類型

1.1 干縮裂縫

干縮裂縫是由于混凝土受外部條件的影響，表面水分損失過快，變形較大，內部濕度變化較小、變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內部約束，產生較大拉應力從而產生裂縫。相對濕度越低，溫度越高，干縮裂縫越易產生。干縮裂縫對混凝土的抗滲性、耐久性均有較大影響，混凝土的水灰比、水泥成分、外加劑摻量、集料的性質和用量等都與干縮裂縫的產生有直接關系。

1.2 收縮裂縫

混凝土塑性收縮裂縫從外觀分為無規則網絡狀、稍有規則的斜紋狀和能反映出混凝土分布筋情況與截面變化等規則形狀幾種類型，它的形成與混凝土的泌水有關，一般在大風及干熱天氣出現，對混凝土防水性能、鋼筋銹蝕、結構耐久性有影響。造成混凝土塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、溫度、濕度、風速以及混凝土的凝結時間等。

1.3 沉陷裂縫

沉陷裂縫是由于結構地基土質不勻、松軟，回填土不實，浸水而造成不均勻沉降所致，或者因為模板剛度不足，模板支撐間距過大，支撐底部松動等導致。特別是在冬季，模板支撐在凍土上，凍土化凍后產生不均勻沉降，致使混凝土結構產生裂縫。而且裂縫寬度往往與沉降量成正比關系。裂縫寬度受溫度變化的影響較小，地基變形穩定之后，沉陷裂縫也基本趨于穩定。

1.4 溫度裂縫

溫度裂縫多發生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區的混凝土結構中。混凝土澆筑后，在硬化過程中，水泥水化產生大量的水化熱。由于混凝土的體積較大，大量的水化熱聚積在混凝土內部而不易散發，導致內部溫度急劇上升。而混凝土表面散熱較快，這樣就形成內外的較大溫差。較大的溫差造成內部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產生一定的拉應力。當拉應力超過混凝土的抗拉強度極限時，混凝土表面就會產生裂縫，這種裂縫多發生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中當溫差變化較大時，表面收縮的混凝土受內部混凝土的約束，將產生很大的拉應力而產生裂縫，這種裂縫通常只在混凝土表面較淺的范圍內產生。溫度裂縫的走向通常無一定規律，大面積結構裂縫常縱橫交錯，梁板類長度尺寸較大的結構，裂縫多平行于短邊;深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向平行或接近平行，裂縫沿著長邊分段出現，中間較密。裂縫寬度大小不一，受溫度變化影響較為明顯。此種裂縫的出現會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低混凝土的抗凍融、抗疲勞及抗滲能力等。

2 裂縫的防治措施

2.1 設計措施

1)嚴格設計混凝土配合比。在保證混凝土具有良好工作性的情況下，應盡可能地降低混凝土的單位用水量，采用“三低(低砂率、低坍落度、低水膠比)二摻(摻高效減水劑和高性能引氣劑)一高(高粉煤灰摻量)”的設計準則，生產出高強、高韌性、中彈、低熱和高極拉值的抗裂混凝土。2)增配構造鋼筋，提高抗裂性能。配筋應采用小直徑、小間距、全截面的配筋率應在0.3%～0.5%之間。3)在易裂的邊緣部位設置暗梁，提高該部位的配筋率，提高混凝土的極限拉伸。4)在結構設計中應充分考慮施工時的氣候特征，合理設置后澆縫，保留時間一般不小于60 d。

2.2 施工措施

1)嚴格控制骨料級配和含泥量。選用10.40 mm連續級配碎石，細度模數2.80～3.00的中砂;砂、石含泥量控制在1%以內，并不得混有有機質等雜物，杜絕使用海砂。

2)選擇適當外加劑。可根據設計要求，混凝土中摻加一定用量外加劑，如防水劑、膨脹劑、減水劑、緩凝劑等外加劑。外加劑中糖鈣能提高混凝土的和易性，使用水量減少20%左右，水灰比可控制在0.55以下，初凝延長到5 h左右。

3)選擇優化配合比。選用良好級配的骨料，嚴格控制砂石質量，降低水灰比，并在混凝土中摻加粉煤灰和外加劑等，以降低水泥用量，減少水化熱，以降低混凝土溫升，從而可以降低混凝土所受的拉應力。

4)采用切實可行的施工工藝。根據泵送大體積混凝土的特點，采用“分段定點，一個坡度，薄層澆筑，循序推進，一次到頂”的方法。這種自然流淌形成斜坡混凝土的方法，能較好地適應泵送工藝，避免混凝土輸送管道經常拆除、沖洗和接長，從而提高泵送效率，簡化混凝土的泌水處理，保證上下層混凝土澆筑間隔不超過初凝時間。在每個澆筑帶的前后布置兩道振動器，第一道布置在混凝土出料口，主要解決上部混凝土的振實;由于底層鋼筋間距較密，第二道布置在混凝土坡腳處，以確保下部混凝土密實。隨著澆筑的推進，振動器也相應跟上，以確保整個高度上混凝土的質量。由于大體積泵送混凝土表面水泥漿較厚，故澆筑結束后須在初凝前用鐵滾筒碾壓數遍，打磨壓實，以閉合混凝土的收縮裂縫。

5)改進施工技術、加強抹壓、養護。在混凝土初凝前及時進行二次抹壓，消除因混凝土干縮、塑性收縮產生的表面裂縫，增加表面混凝土密實度。二次抹壓對于上述裂縫的消除有顯著效果，加強早期養護，提高混凝土抗拉強度。

6)加強混凝土澆筑后的養護和測溫工作。混凝土澆筑完成后，應及時鋪一層塑料薄膜，然后覆蓋防火草簾或麻袋片等予以保溫，并及時灑水養護。條件具備的應盡快回填土方。土方回填是保溫的有效方法，對于防裂縫非常有益。根據大體積混凝土外形尺寸的具體情況，蓄水法與內散外蓄綜合法也是工程施工中常常采用的技術措施。對于避免溫度裂縫的產生均有良好的效率。混凝土的測溫工作量為了掌握混凝土內部溫升與表面溫度的變化值。因此需安排專門人員進行測溫，做到認真負責、數據真實，保證最大溫差控制在25℃以內，如發現溫度變化異常及時通知技術負責人，以便采取處理措施。

7)嚴格技術管理，強化過程控制。大體積混凝土施工是一個系統工程，不僅要有切實可行的技術措施，而且還要有行之有效的組織措施與管理措施，以保證施工過程處于受控狀態。澆筑前要進行認真充分的技術交底準備工作，嚴格按照施工交底及技術方案的要求來指導施工，強化落實責任到人，以確保混凝土的澆筑質量。

3 結語

混凝土裂縫一旦出現，不但會降低建筑物的抗滲能力，影響建筑物的使用功能，而且會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，進一步威脅到整個建筑物的安全。因此，在基本弄清裂縫成因的前提下，從設計和施工兩方面入手，優化設計內容，加強施工管理，做到事前控制和過程控制，從而達到確保工程質量的目的。

[1] 包長河.淺談混凝土裂縫成因及控制[J].西部探礦工程，2006(8):4－6.

[2] 黃 馨.大體積混凝土裂縫施工控制措施[J].山西建筑，2011，37(19):96－97.