建筑施工中大體積混凝土裂縫的成因機理及對策

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摘要：大體積混凝土施工是建筑施工過程中的重要環節，如何有效控制大體積混凝土裂縫的產生，是當前混凝土工程的一個重點和難點。本文從大體積混凝土裂縫的類型及其產生的影響出發，分析了大體積混凝土裂縫的成因機理，并對如何防止大體積混凝土裂縫大出現提出了一些有征對性的措施，望對今后大體積混凝土施工的順利開展起到一定的促進作用。

關鍵詞：大體積混凝土；裂縫；應力；抗拉強度

1.引言

近幾年，伴隨著我國社會經濟水平的不斷提高，建筑行業得到了長足的發展，混凝土也一躍成為當代人們生活密不可分的建筑材料。混凝土結構是建筑工程施工中比較常用的施工結構類型，與磚石砌體結構、鋼木結構相比，雖然距今只有約150年歷史，但發展卻很快，在水利工程設施以及道路交通工程等施工建設中也已得到了廣泛應用。隨著混凝土施工技術的發展提高，以及工程施工建設發展需求的增大，大體積混凝土施工技術在實際施工建設中的應用也越來越普遍。大體積混凝土在工程施工建設的實際應用中，具有比較突出的優勢，不僅施工操作比較簡便，并且施工成本控制容易、結構承載力比較大、施工質量相對比較高。但是，在具有比較突出施工應用優勢的同時，大體積混凝土在施工過程中也容易出現一些施工裂縫問題，對于整個施工建設工程的安全與質量有著不同程度的影響。

2.大體積混凝土的定義、大體積混凝土裂縫的類型及影響

大體積混凝土是指：體積較大，表面系數較小，水泥水化熱釋放集中，內部溫升比較快，結構斷面最小厚度在80cm 以上，實體最小尺寸不大于或等于1米，同時水熱化引起混凝土內部的最高溫度與外界氣溫之差預計超過25℃的混凝土。其施工條件復雜、結構體重大、技術要求高，容易產生溫度變形，進而容易產生裂縫。

大體積混凝土裂縫劃分的依據不同，其對應的具體裂縫類型也不相同。工程施工建設中大體積混凝土裂縫的深度情況是常見的劃分依據，據此可以將大體積混凝土裂縫類型分為表面裂縫以及深層裂縫、貫穿裂縫三種裂縫類型。

現代建筑裂縫是無處不在且不可避免的。通常情況下混凝土微裂不會對混凝土的結構承重、防滲等功能造成實質性的危害，但受荷載和溫差等作用的影響，裂縫在不斷擴展和連通之后形成較大的裂縫，就容易使混凝土內部結構的鋼筋材料腐蝕，降低了混凝土的承載能力、耐久能力、抗滲能力，對結構的耐久性、安全性、穩定性造成了危害。因此在大體積混凝土施工過程中要盡量采取各種手段把建筑出現裂縫的機會降到最小，從而保證把危害程度控制在一定范圍內。

3.建筑施工中大體積混凝土裂縫的成因機理

3.1配合比不當

由水、水泥、砂石骨料以及各種外加劑形成的大體積混凝土，其配合比的合理程度、現場條件、環境條件等各種外界條件的影響等對大體積混凝土裂縫的防止具有重要意義。大體積混凝土施工現場的溫度和濕度時難以控制的，嚴重影響了水泥的水化熱，給混凝土配合比的合理配置增加了很大的難度，例如粗骨料級配不連續、數量不夠引起裂縫；摻入過多水分，砂率及水灰比不當使混凝土產生離析浮漿的現象；水泥水灰比值過大引起的計量偏差，造成混凝土出現開裂現象；堿與活性骨料中的活性氧化硅起化學反應也會產生裂縫等。

3.2水泥水化熱的影響

結合大體積混凝土的施工特點，我們可知通常情況下大體積混凝土結構的施工建設過程中，混凝土材料中對于水泥材料的使用數量比較多，使得大體積混凝土在施工過程中水化熱釋放集中，且難以散發出去，再加上施工截面比較大，混凝土結構的表面系數相對也比較小，因此混凝土內部和表面的散熱條件有很多不同，從而就容易造成內部升溫較快，中心溫度很高，形成溫度梯度，使混凝土內部產生壓應力，表面產生拉應力，當拉應力超過混凝土的極限抗拉強度時，就容易引發混凝土施工結構中出現裂縫問題。

3.3混凝土收縮的影響

混凝土收縮是指混凝土在空氣中硬結時體積減小的現象，主要在干熱或者大風的天氣中發生。其初期原因主要是由于混凝土沒有及時覆蓋或者水灰比過大、水泥用量過多等，使得水泥在水化凝固結硬過程中產生體積變化，后期主要是混凝土內部自由水分蒸發而引起的干縮變形。

3.4外界氣溫濕度變化的影響

一方面，在大體積混凝土澆筑過程中，外界濕度降低會加速混凝土的干縮，導致混凝土裂縫產生。另一方面，混凝土內部的溫度是由澆筑溫度、水泥水化熱的絕熱溫升和結構的散熱溫度等各種溫度疊加之和組成的，因此大體積混凝土裂縫產生受外界氣溫變化影響較大，主要體現在以下幾個方面：1）大體積混凝土澆筑溫度與外界澆筑溫度成正比。2）外界溫度較低引起大體積混凝土內外溫度梯度變大。3）溫度下降速度過快引發大的溫度應力。

3.建筑施工中大體積混凝土裂縫對策

3.1原材料的控制

3.1.1水泥的控制

作為大體積混凝土施工的基礎材料，水泥品種及規格的選擇需十分慎重。考慮到大體積混凝土體積大、表面系數較小、水泥水化熱釋放集中、內部溫升比較快等特點，在水泥的選擇的上我們需遵循如下幾個原則：1）大體積混凝土施工水泥用量較大，水泥在水化過程中釋放大量熱量，再加上混凝土施工截面比較大，表面系數相對也比較小，容易造成內部升溫較快，形成溫度梯度，引發混凝土施工結構中出現裂縫問題，所以首先應考慮選取低水化熱的水泥。2）礦渣水泥混凝時間較長，早期化學收縮較大，早強型水泥水化時間較短，熱量釋放較快，造成內外溫差大，所以應盡可能避免選擇這兩種水泥。3）為了提高大體積混凝土的抗裂能力，要盡量選擇具有一定膨脹性的水泥作為混凝土配制的材料。4）水泥的細度會影響水化熱的放熱的速率，因此要盡量使水泥的細度適量減少。

3.1.2外加料和外加劑的控制

外加劑、外加料是大體積混凝土不可缺少的原材料之一，對于預防大體積混凝土裂縫的產生也有不可忽視的重要作用。例如在大體積混凝土中加入適量緩凝劑，使混凝土水化更加均和安全；在混凝土的配制材料中摻用粉煤灰，可減少水泥用量，降低膠凝材體系的水化熱，提高大體積混凝土的抗滲作用，從而達到降低水化熱的目的；摻加適量的減水劑，能提高水泥水化率，有效地增加混凝土的流動性，增強混凝土的強度，明顯延緩水化熱釋放速度；添加適當的硅粉，提高混凝土的抗沖磨抗腐蝕能力，以幫助提高混凝土的抗裂作用。

3.2精心設計混凝土配合比。

為了保證大體積混凝土配置的標準質量，要嚴格把控相關材料的配合比，特別是注意控制好混凝土配制中水的使用量，盡可能地降低混凝土的單位用水量，設計時可以遵循采用“三低、二摻、一高”的設計準則，做好混凝土的配制。

3.3溫度控制

大體積混凝土的裂縫，特別是表面裂縫，主要是由于內外溫差過大產生的，我們可以從大體積混凝土的入模溫度和澆筑溫度兩個方面來控制考慮。控制大體積混凝土入模溫度方面我們應注意出機溫度、運輸工具、運距、轉運次數、施工氣候等相關因素，特別是夏季施工時要做好混凝土通風、隔熱防護、降低骨料溫度等措施，以減小混凝土的內外溫差；控制澆筑溫度方面，我們要把握好恰當的澆筑時間，特別是當混凝土從塑性狀態轉變為彈性狀態時，澆筑溫度越低則越少出現開裂現象。

3.4混凝土的養護

養護是大體積混凝土施工中一項十分關鍵的工作，其目的主要是為了保持適宜的溫度和濕度，以便促進混凝土強度的正常發展，防止裂縫的產生和發展。具體的實際操作中我們可以采用預理冷卻管降低內部溫度、混凝土頂面及時加以覆蓋和保濕等方法。

4.結束語

綜上所述，作為建筑工程施工建設中常見的施工問題，大體積混凝土裂縫對于工程結構整體的安全性、穩定性都有著一定的影響和作用。有關部門應提高對大體積混凝土裂縫產生原因及控制措施重要性的認識，提高大體積混凝土的施工技術水平，避免裂縫問題發生。

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