大體積混凝土施工的裂縫產(chǎn)生的原因及控制

本文分析了工程建設施工中存在的大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的質(zhì)量通病，對其產(chǎn)生的原因進行分析，在此基礎上提出針對性的防止或改進措施，可有效的防止大體積混凝土裂縫的存在。從而保證整體工程結(jié)構(gòu)的耐久性和工程壽命，確保工程質(zhì)量。

1、大體積混凝土裂縫的概述

所謂大體積混凝土即混凝土結(jié)構(gòu)實體物最小尺寸不小于1m的大體積量混凝土，或預計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土。在通常情況下，按大體積混凝土形成裂縫的不同深度，可分為表層裂縫、深層裂縫、貫穿裂縫三種。其中，貫穿裂縫危害性最嚴重，深層裂縫次之，前者是結(jié)構(gòu)斷面完全切斷，后者是結(jié)構(gòu)斷面部分切斷。處于基礎的約束范圍內(nèi)，危害性較小是表層裂縫，但它是產(chǎn)生其它各種裂縫的充分條件，一般在大體積混凝土裂縫中很難避免，可隨時間的久遠發(fā)展到深層裂縫，甚至貫穿裂縫的程度。因此，需盡量采取有效措施減少或者預防，也是可以完全避免的。

2、大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生原因及防止措施

造成大體積混凝土裂縫施工的因素有：如混凝土水化溫升裂縫，環(huán)境溫度，約束條件等，這些都與施工時外界環(huán)境、混凝土本身質(zhì)量、施工過程技術工藝相關。外界氣溫變化。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(nèi)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而造成的，溫差愈大，溫度應力也愈大。同時，在高溫條件下，大體積混凝土不易散熱，混凝土內(nèi)部的最高溫度一般可達60℃-65℃，并且有較長的延續(xù)時間。因此，應采取溫度控制措施，防止混凝土內(nèi)外溫差引起的溫度應力。 混凝土的收縮。混凝土中約20%的水分是水泥硬化所必需的，而約80%的水分要蒸發(fā)，多余水分的蒸發(fā)會引起混凝土體積的收縮。混凝土收縮的主要原因是內(nèi)部水蒸發(fā)引起混凝土收縮。如果混凝土收縮后，再處于水飽和狀態(tài)，還可以恢復膨脹并幾乎達到原有的體積。干濕交替會引起混凝土體積的交替變化，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生很大的收縮應力，導致混凝土的裂縫。影響混凝土收縮，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(yǎng)護條件等。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(jié)構(gòu)斷面較厚，表面系數(shù)相對較小，所以水泥產(chǎn)生的熱量聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散失。這樣混凝土內(nèi)部的水化熱無法及時散發(fā)出去，以至于越積越高，使內(nèi)外溫差增大，產(chǎn)生溫度應力和收縮應力。水化熱產(chǎn)生的混凝土內(nèi)部最高溫度，多發(fā)生在澆筑后的最初3天至5天，以后逐漸降低，這與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關。

（1）收縮裂縫

收縮裂縫包括表面裂縫和貫穿裂縫，主要是指呈現(xiàn)在混凝土表面的那種網(wǎng)狀、細小、不規(guī)則的裂縫，對工程結(jié)構(gòu)性能影響大。當大體積混凝土收縮時，受水泥水化釋放熱量所產(chǎn)生的溫度梯度的收縮應力，導致工程大截面結(jié)構(gòu)開裂、變形甚至破壞。其中，表面裂縫一般出現(xiàn)在混凝土齡期的第3～4天，那時混凝土抗拉強度很低，如果產(chǎn)生的溫差拉應力超過極限，混凝土表面就會產(chǎn)生裂縫。貫穿裂縫一般在混凝土澆筑數(shù)天后的降溫階段，其中降溫產(chǎn)生的收縮，加上混凝土硬化結(jié)構(gòu)的收縮兩種拉應力，超過混凝土的極限抗拉強度，便會產(chǎn)生貫穿裂縫，危害較大。

防止收縮裂縫產(chǎn)生的控制措施，須注重加強早期對混凝土的養(yǎng)護，適當延長養(yǎng)護時間，達到保持適宜溫度和濕度兩方兼收的效果。一是在混凝土尚處于凝固硬化階段，適宜的潮濕，可防止混凝土在水化放熱溫度升高的一段時間內(nèi)，因速度較快導致的表面脫水而產(chǎn)生干縮裂縫。它減小表面的溫度梯度，加強了散熱，也使水泥的水化作用能夠在順利的進行下來提高混凝土的抗拉強度，從而與水化溫升時產(chǎn)生的內(nèi)拉應力相抗衡，有效地防止了裂縫的產(chǎn)生。二是當混凝土處于降溫階段時，為保證降溫的速率不致太快，須嚴格的做好保溫覆蓋養(yǎng)護措施，特別是在冬季施工時節(jié)，注意混凝土覆蓋的保溫時間可適當?shù)难娱L，并涂刷養(yǎng)護劑，以此來減小內(nèi)表溫差直接導致的開裂趨勢，減緩應力發(fā)展，同時，延長散熱時間，用混凝土的強度潛力及材料松弛性，使產(chǎn)生的拉應力小于混凝土的抗拉強度，防止貫穿裂縫的產(chǎn)生。

（2）干縮裂縫

干縮裂縫是在混凝土受內(nèi)外水分蒸發(fā)的程度不同，所產(chǎn)生變形程度不同的裂縫。在通常情況下，混凝土水分流失過快，裂縫變形的程度也大。同時，相對的濕度越低，就越易產(chǎn)生干縮裂縫。出現(xiàn)的時間在澆筑完畢后的一周左右，或者養(yǎng)護結(jié)束后的一段時間，多為表面的淺細裂縫，呈平行線狀或網(wǎng)狀，寬度一般集中在0.05～0.2之間。干縮裂縫會使外界侵蝕物質(zhì)從裂縫中，較為容易的進入到混凝土的內(nèi)部，并通過保護層后引起鋼筋的銹蝕，直接誘發(fā)鋼筋混凝土的耐久性等等。主要影響因素有混凝土水灰比、水泥成分和用量、集料性質(zhì)和用量、外加劑的用量等有關。

采取的預防控制措施有如：選用中低熱和粉煤灰的水泥，降低混凝土中的水泥用量；在工程成本允許又可保證混凝土強度的前提下，盡量降低水灰比的數(shù)值，必要時可摻加合適的減水劑以改善混凝土的工作性能；嚴格控制砂、石粗細骨料的含水率以及其他原材料，控制好混凝土的用水量使之不能大于配合比設計所給定的用水量；采用合理的澆筑工藝，比如說：可以通過采用可薄層混凝土澆搗施工，確保每層厚度控制在不大于50cm，比較均勻的加快混凝土的熱量散發(fā)，提高混凝土結(jié)構(gòu)整體的彈性模量的分層施工法。或者在保證工程質(zhì)量和施工方便下，留設工程結(jié)構(gòu)施工混凝土的收縮縫，減少收縮的約束，對預防裂縫產(chǎn)生起到一定作用的設置施工縫的方法等。

（3） 塑性收縮裂縫

塑性收縮是指混凝土在凝結(jié)之前，表面因失水較快而產(chǎn)生的收縮裂縫，一般在干熱或大風天氣出現(xiàn)，多呈中間寬、兩端細，而且互不連貫、長短不一的裂縫狀態(tài)。裂縫一般較短的集中在長20cm～30cm區(qū)間，較長的便可達2m～3m，寬1～5。其產(chǎn)生主要原因為，由于在終凝前，混凝土幾乎沒有強度或強度很小，受高溫或較大風力的影響，表面失水過快，造成混凝土的產(chǎn)生較大的負壓而出現(xiàn)了體積急劇收縮，此時混凝土的強度又無法抵抗其本身收縮而產(chǎn)生龜裂。影響塑性混凝土收縮裂縫的主要因素有施工時外界的環(huán)境溫度和風速、混凝土的凝結(jié)時間、水灰比、相對濕度等相關。預防塑性收縮裂縫主要控制措施有，在混凝土面臨著高溫和大風天氣時，要設置遮陽和擋風設施給予及時養(yǎng)護；堅持選擇具有早期較高強度和干縮值較小的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥；及時在混凝土澆筑完成后，用塑料薄膜或者潮濕的草墊、麻片等覆蓋在混凝土結(jié)構(gòu)表面，保持終凝前的濕潤。或者根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)具體情況、施工條件、周圍環(huán)境，選擇噴灑養(yǎng)護劑等合適的養(yǎng)護；及時澆水均勻濕透基層和模板，防止從混凝土內(nèi)吸收水分；嚴格控制在施工過程中隨便向混凝土中加水，盡量減少混凝土中水泥及水的用量。

3、結(jié)語

總之，有效防止大體積混凝土施工裂縫的產(chǎn)生，應該注意外界環(huán)境的影響，選擇合適的溫度下來進行混凝土澆筑。及時采取相應的保護措施，如覆蓋養(yǎng)護等來適宜外界環(huán)境溫度劇烈變化，提高混凝土的溫度應力。以及提高原材料的使用，嚴格執(zhí)行設計配合比例和施工工藝流程水平等各種手段，從各個方面、各個環(huán)節(jié)來防止控制大體積裂縫的產(chǎn)生，從而保證工程結(jié)構(gòu)的安全性能和使用壽命。

參與文獻：

[1]霍凱成.大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制及防治措施[J].哈爾濱商業(yè)大學學報，2002.

[2]黃詐繼.大體積流態(tài)混凝土工程裂縫控制研究[M].黃河水利出版社，2003.

[3]混凝土研究協(xié)會.混凝土裂縫檢測、控制與修補新技術[J].中國科技，2005.