議大體積混凝土產生裂縫的原因與控制措施

張宏方

安陽投資集團有限公司（455000）

議大體積混凝土產生裂縫的原因與控制措施

張宏方

安陽投資集團有限公司（455000）

結合作者多年的工作經驗,簡要分析了大體積混凝土的特點及在實際應用中裂縫的成因與控制措施,供同行借鑒。

大體積混凝土；裂縫；水化熱

混凝土的裂縫是建筑工程中較普遍存在的問題，大體積混凝土裂縫的成因與控制措施除了與非大體積混凝土有共同點外，尚有其自身的特點。下面就大體積混凝土裂縫的成因與控制結合筆者多年的實際工作經驗談些看法，供同行借鑒。

1 大體積混凝土的定義

在《普通混凝土配合比設計規程》（JGJ 55）中，將大體積混凝土定義為:“體積較大的、可能由膠凝材料水化熱引起的溫度應力導致有害裂縫的結構混凝土”。此定義包含兩方面的含義:即其一混凝土體積較大；其二可能由膠凝材料水化熱引起的溫度應力導致有害裂縫產生。若對大體積混凝土的定義不理解,在實際工程施工中常常會出現一些問題，如有些工程雖然體積較大,但仍不屬于大體積混凝土，若僅以體積（或截面尺寸）簡單判斷是不是大體積混凝土,要求施工按大體積混凝土標準施工，勢必造成不必要的浪費，而有些工程的體積不大，但水化熱較大，施工單位沒有按大體積混凝土的施工要求去控制,因而會造成結構有害裂縫的產生，給工程質量帶來不利影響,裂縫的處理又產生額外的費用。

2 裂縫的成因

裂縫產生的形式和種類很多，要根本解決混凝土裂縫問題，還是需要從混凝土裂縫的形成原因入手，正確判斷和分析混凝土裂縫的成因是有效控制和減少混凝土裂縫產生的最有效的途徑。

2.1 設計原因

1）設計結構中的斷面突變而產生的應力集中所產生的構件裂縫。

2）設計中對構件施加預應力不當，造成構件的裂縫(偏心、應力過大等)。

3）設計中構造鋼筋配置過少或過粗等引起構件裂縫(如墻板、樓板)。

4）設計中未充分考慮混凝土構件的收縮變形。

5）設計中采用的混凝土強度等級過高，造成總膠凝材料用量過大，對收縮不利；且內部水化熱大，混凝土內外溫差大，容易開裂。

2.2 材料原因

1）粗細集料含泥量過大,造成混凝土收縮增大。集料顆粒級配不良或采取不恰當的間斷級配，容易造成混凝土收縮的增大，誘導裂縫的產生。

2）骨料粒徑越細、針片狀顆粒含量越大，混凝土單方膠凝材料用量、用水量增多，收縮量增大。

3）混凝土外加劑、摻合料品種選擇不當或摻量不當，嚴重增加混凝土收縮。大體積混凝土宜摻用磨細高爐礦渣粉、粉煤灰等礦物摻合料和緩凝型減水劑，以充分降低水化熱。

4）水泥品種原因。礦渣硅酸鹽水泥收縮比普通硅酸鹽水泥收縮大、粉煤灰及礬土水泥收縮值較小，快硬水泥收縮大。但普通水泥水化熱較高，采用普通水泥時，應摻加礦物摻合料降低水化熱。

5）水泥強度等級及混凝土強度等級原因。水泥強度等級越高、細度越細、早期強度越高對混凝土開裂影響越大。混凝土設計強度等級越高，混凝土脆性越大、越易開裂。

2.3 混凝土配合比設計原因

1）混凝土配合比設計中水泥強度等級或品種選用不當。

2）混凝土配合比水膠比過大。

3）混凝土配合比單方膠凝材料用量越大、用水量越高，表現為水泥漿體積越大、坍落度越大、收縮越大。同時混凝土內部水化熱大，內外溫差大。

4）混凝土配合比設計中砂率、水膠比選擇不當造成混凝土和易性偏差，導致混凝土離析、泌水、保水性不良，增加收縮值。

5）配合比設計中混凝土膨脹劑摻量選擇不當。2.4施工及現場養護原因

1）現場澆搗混凝土時，振搗或插入不當，漏振、過振或振搗棒抽撤過快，均會影響混凝土的密實性和均勻性，誘導裂縫的產生。

2）高空澆筑混凝土，風速過大、烈日暴曬，混凝土收縮值大。

3）對大體積混凝土工程，缺少兩次抹面或抹面時機控制不當，易產生表面收縮裂縫。

4）大體積混凝土澆筑，對水化熱計算不準確，現場混凝土降溫及保溫措施不到位，引起混凝土內部溫度過高或內外溫差過大或混凝土表面與環境溫差過大，使混凝土產生溫度裂縫。

5）現場養護措施不到位，混凝土早期脫水，引起收縮裂縫。

6）現場模板拆除不當，引起拆模裂縫或拆模過早。

7）現場預應力張拉不當(超張、偏心)，引起混凝土張拉裂縫。

2.5 使用原因(外界因素)

1）建筑物或構筑物基礎不均勻沉降，產生沉降裂縫。

2）過早使用荷載或使用荷載超負。

3）野蠻裝修，隨意拆除承重墻或鑿洞等，引起裂縫。

4）周圍環境影響，酸、堿、鹽等對建筑物或構筑物的侵蝕，引起裂縫。

5）意外事件，火災、輕度地震等引起建筑物或構筑物產生裂縫。

3 裂縫的控制措施

3.1 設計方面

1）設計中的“抗”與“放”:在建筑設計中應處理好構件中“抗”與“放”的關系。所謂“抗”就是處于約束狀態下的結構，沒有足夠的變形余地時，為防止裂縫所采取的有力措施，而“放”就是結構完全處于自由變形無約束狀態下，有足夠變形余地時所采取的措施。設計人員應靈活地運用“抗與放”結合、或以“抗”為主、或以“放”為主的設計原則，來選擇結構方案和使用的材料。

2）設計中應盡量避免結構斷面突變帶來的應力集中。如因結構或造型方面原因等而不得以時，應充分考慮采用加強措施。

3）積極采用補償收縮混凝土技術:在常見的混凝土裂縫中，有相當部分都是由于混凝土收縮而造成的。要解決由于收縮而產生的裂縫，可按照《補償收縮混凝土應用技術規程》（JGJ/T 178）在混凝土中摻用膨脹劑來補償混凝土的收縮，實踐證明，效果是很好的。

4）重視對構造鋼筋的認識:在結構設計中，設計人員應重視對于構造鋼筋的配置，特別是對于樓面、墻板等薄壁構件更應注意構造鋼筋的直徑和數量的選擇。

5）對于大體積混凝土，建議在設計中盡可能考慮采用60 d、90 d或更長齡期的混凝土強度值作為設計值,以減少混凝土單方混凝土膠凝材料用量，并積極采用各類行之有效的混凝土摻合料。

3.2 材料選擇和混凝土配合比設計方面

1）根據結構的要求選擇合適的混凝土強度等級及水泥品種、等級，盡量避免采用早期強度較高、水化熱較高的水泥。

2）選用級配優良的砂、石原材料，含泥量或石粉含量、泥塊含量應符合規范要求。

3）積極采用摻合料和混凝土外加劑雙摻技術。摻合料和外加劑目前已成為混凝土不可缺少的組成成分，可以明顯地起到降低膠凝材料用量、降低水化熱、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。

4）正確掌握好混凝土補償收縮技術的運用方法。對膨脹劑應充發考慮到不同品種所適用的不同場合及不同摻量所起到的不同膨脹效果。應通過大量的試驗確定膨脹劑的最佳摻量。

5）配合比設計人員應深入施工現場，依據施工現場的澆搗工藝、操作水平、構件截面等情況，合理選擇好混凝土的設計坍落度，針對現場的砂、石原材料質量情況及時調整施工配合比，協助現場搞好施工方案，做好構件的養護工作。

3.3 現場施工操作方面

1）澆搗工作:澆搗時，振搗棒要快插慢拔，根據不同的混凝土坍落度正確掌握振搗時間，避免過振或漏振，應提倡采用二次振搗、二次抹面技術，以排除泌水及混凝土內部的水分和氣泡。

2）混凝土養護:在混凝土裂縫的防治工作中，對新澆混凝土的早期養護工作尤為重要，以保證混凝土在早期盡可能少產生收縮。主要是控制好構件的濕潤養護，對于大體積混凝土，有條件時宜采用蓄水養護，養護時間應不少于14 d。

3）混凝土的降溫和保溫工作:對于厚大體積混凝土，施工時應充分考慮水泥水化熱問題。采取必要的降溫措施(埋設散熱孔、通水排熱等)，避免水化熱高峰的集中出現，降低峰值。澆搗成型后，應采取必要的蓄水保溫措施，表面覆蓋薄膜、濕麻袋等進行養護，以防止由于混凝土內外溫差過大而引起的溫度裂縫。

4）避免在雨中或大風中澆灌混凝土。

5）對于地下結構混凝土，盡早回填土，對減少裂縫有利。

6）夏季應注意混凝土的澆搗溫度，采用低溫入模、低溫養護，必要時經試驗可采用冰塊，以降低混凝土原材料的溫度。

4 結語

綜上所述，對于大體積混凝土裂縫的成因與控制是一個綜合性的問題。混凝土裂縫受設計、原材料、配合比、施工、環境及各方重視不夠、監管不嚴等因素的影響，欲減少或避免裂縫的產生，需要經過混凝土供應商、設計、監理、施工及監管等多方面的配合，尤其是現場施工技術人員的配合，現場的施工操作必須規范化。

[1]GB 50496,大體積混凝土施工規范[S].

[2]JGJ 55,普通混凝土配合比設計規程[S].

[3]JGJ/T 178,補償收縮混凝土應用技術規程[S].