大體積混凝土裂縫產生的原因和裂縫的預防控制

劉宗勇（肅州區建設工程安全質量監督管理站，甘肅 酒泉 735000）

大體積混凝土裂縫產生的原因和裂縫的預防控制

劉宗勇（肅州區建設工程安全質量監督管理站，甘肅 酒泉 735000）

裂縫是大體積混凝土施工中最常見的質量缺陷，如果裂縫的數量和尺寸超過規范的規定,就會對混凝土結構的安全性造成一定的隱患。通常情況下大體積混凝土結構的裂縫，都是由于水泥水化過程中釋放的水化熱不能及時釋放而引起的溫度劇烈變化，和混凝土在凝結過程中收縮產生的收縮應力引起的。如何減少和避免大體積混凝土結構裂縫的產生，是廣大施工技術人員一直探索的技術問題。本文對大體積混凝土裂縫產生的最常見原因進行了列舉和分析探討。對混凝土原材料質量的控制、混凝土硬化過程中溫度的控制、對混凝土約束條件的改善等有效措施進行了詳細的論述。

大體積混凝土；裂縫；防治和控制

現在的建筑結構大多采用框架、框架剪力墻和剪力墻結構，混凝土是工程主體結構的主要材料，無法取代。高層建筑、大型的公共建筑、市政橋梁等工程中基本上采用的都是大體積混凝土結構。這些大體積混凝土結構充分發揮了混凝土顯著的優點：結構整體性強、構件體積一般都比較大、施工操作要求嚴謹、細致而且要求技術人員具有一定的業務水平，如果條件允許，可以制定大體積混凝土施工方案，經專家論證后按方案進行施工。這樣可以有效的避免大體積混凝土裂縫的產生。具體采取那些方法可以防止和減少大體積混凝土施工過程中裂縫的產生，是我們廣大專業技術人員一直探索的問題。

1 大體積混凝土質量通病-裂縫產生的原因

混凝土裂縫的產生是多種因素作用的結果，最常見得是環境溫度和濕度的變化以及混凝土的抗裂性差、和易性不好等原因。砂、石的級配、含泥量、泥塊含量；水泥的強度、安定性等因素；堿骨料反應，模板強度低易變形，基礎夯實不達標造成不均勻沉降等。大體積混凝土裂縫產生的主要原因是混凝土自身的特性所決定的。從一個角度來講大體積混凝土在凝結過程中，水泥水化產生大量的水化熱，造成混凝土內部和表面溫度差別過大以及晝夜溫差過大的地區澆筑混凝土容易產生溫度應力導致混凝土變形。從另外一個角度來講隨著混凝土結構強度的增長會防止這種變形的產生。如果溫度應力足夠大，可以超過混凝土所能經受的最大抗拉應力時，混凝土表面就會出現裂縫[1]。

大體積混凝土硬化過程中水泥水化產生大量的水化熱，不易降溫，所以混凝土內部溫度就會持續升高，在混凝土的外表面就會產生比較大的拉應力。如果這種拉應力遠遠大于混凝土的強度所能承受的抗裂強度時，混凝土表面就會出現裂縫。大體積混凝土的里面的濕度改變一般都很小，變化過程很緩慢，可是受環境的影響混凝土表面的濕度恐怕會產生比較大的改變。假如混凝土表面保濕養護不足，混凝土表面就會干縮變形，由于混凝土內部抗變形強度的作用，所以混凝土表面常常會產生裂縫。

混凝土屬于抗拉強度很小的建筑材料，它的抗拉強度約占抗壓強度的百分之十。建筑工程中普遍運用鋼筋混凝土，它的抗拉強度主要取決于鋼筋的抗拉強度，抗壓強度主要由混凝土來承擔。沒有鋼筋的素混凝土里面或者鋼筋混凝土的邊緣的地方，假如混凝土結構要承受抗拉強度，這種情況就要看混凝土本身的強度了。在建筑主體結構的混凝土設計中都要保證混凝土結構不受抗拉強度或非常小的抗拉強度?？墒窃诖篌w積混凝土結構的施工過程中混凝土從水泥水化開始的最高溫度降到和環境一致的日常溫度，一般都會在混凝土里面發生很大的抗拉強度。體積較大的混凝土，溫度差異引起的抗拉強度有時可能會高出混凝土表面外荷載造成的抗拉強度，所以控制好大體積混凝土的內外部溫差，把握好混凝土內外部溫度變化規律，有利于進行合理的大體積混凝土結構設計和施工操作[2]。

2 限制由于大體積混凝土內外部溫度差異而產生的抗拉強度

大體積混凝土里面接近中心的地方溫度最高，在混凝土結構周圍不設置散熱措施的情況下，混凝土中心的溫度是澆筑混凝土材料的溫度和水泥水化熱產生的溫度之和?？墒窃谑┕み^程，混凝土與自然條件下的氣溫存在一定溫度差異，混凝土結構處在自然條件下，所以在澆筑混凝土的時候不可避免的要在自然環境中發生熱量交換?？梢姶篌w積混凝土里面的最高溫度，事實上是現場混凝土澆筑的溫度、水泥水化熱導致的升溫和混凝土與周圍環境的熱交換溫度加在一起組成的。混凝土內部的中心溫度的升高，主要是混凝土中水泥水化熱導致的混凝土溫度的升高，這是混凝土內部溫度升高的主要原因。因為混凝土中水泥水化熱而導致的混凝土內部溫度升高，一般持續時間比較長，可是混凝土里面中心的最高溫度通常出現在澆筑混凝土后的3天左右。所以控制混凝土中水泥水化熱導致的混凝土內部溫度升高，是限制大體積混凝土內部溫度升高的主要因素[3]。

如果混凝土由于內外溫差引起的抗拉強度大于混凝土自身的抗拉強度時，就能選用控制混凝土入模的澆筑溫度，采取必要的溫度控制措施和改進混凝土的和易性和密實度使混凝土的抗拉強度進一步提升，保證模板的強度和剛度，這樣會讓混凝土的抗拉強度處在設計許可的偏差里[4]。

3 混凝土內外部溫度差異導致表面裂縫的施工控制方法

3.1 配置混凝土材料的質量要求

3.1.1 配制混凝土用的水泥的要求

配制混凝土的水泥活性越強，水泥的強度等級越高，混凝土凝結后的收縮量越大、混凝土緊縮的時間越長。常用的硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣水泥等不同品種的水泥，水泥的水化熱和其配制混凝土的收縮量明顯不同。大體積混凝土在保證混凝土強度的前提下，要盡可能的使用水泥水化熱低的水泥配制混凝土，最好加入粉煤灰等摻合料，減少水泥的用量，或者添加減水劑減少水泥水化熱的產生，這樣可以有效的降低混凝土的內部溫度。最好不要在大體積混凝土中應用高強或早強水泥[5]。

3.1.2 配制混凝土用的粗、細骨料的要求

粗細骨料的級配、針片狀含量、含泥量、泥塊含量等必須符合相應等級混凝土和規范的要求。如果這些強制性指標不符合相應的要求，混凝土的和易性不好，強度也會顯著降低。抵抗混凝土裂縫的能力也會相應降低。所以要選用級配合格的砂、石料，要嚴格限制砂、石的含泥量、含粉量和有害雜質含量[5]。

3.1.3 配制混凝土的坍落度和水灰比的要求

現在由于人們對環保的要求日益增高，和施工現場的局限性，泵送混凝土的市場占有率基本達到了100%。由于泵送混凝土的特殊性，所以好的混凝土流動性、和易性會極大的方便混凝土的施工?；炷恋奶涠仍酱螅冶染驮酱?，水化熱相應的也就越高。所以，要通過試配選用合適的減水劑，減少用水量，提高混凝土的流動性[6]。同時也有效的降低了水化熱。

3.2 防止混凝土內部溫度升高的方法

混凝土抗拉強度越高，混凝土內部和外部溫度差別也就越寬松些，可以有效的抵抗裂縫的產生?；炷翉姸仍礁?，性能越好，就可以更好的抵抗混凝土內外溫差引起的抗拉強度。所以，要依據混凝土在不同齡期的抗拉強度的大小來推定混凝土中心位置和外部的溫度差距的要求數值。

經過對相關資料的研究表明：如果混凝土結構內部中心部位和外部的溫度差距限制在20～25℃時，混凝土通常不會因為內外部溫度差距，產生較大的抗拉強度使混凝土結構出現凝結初期的裂縫。所以，一定要限制混凝土內部的最高溫度，限制混凝土內部溫度的主要方法有混凝土內部降溫法和混凝土外部保溫法[7]。

3.2.1 混凝土內部降溫法

在大體積混凝土結構施工過程中，在混凝土內部預埋冷卻循環水管，在混凝土澆筑成型之后，立即通過對管內冷卻水的循環對混凝土內部進行降溫，使混凝土的內外部的溫度差距盡快縮小，減小混凝土的抗拉強度，減少混凝土裂縫的發生?？墒沁@種混凝土內部的降溫方法，花費比較大，不太適應大范圍推廣。

3.2.2 混凝土外部保溫隔熱法

在大體積混凝土澆筑成型之后，在混凝土表面及時的加蓋保溫材料，比如草墊子、麻袋片，塑料膜等，還可以按時向混凝土表面撒熱水等，可以減小混凝土表面和混凝土內部的溫度差距。限制了混凝土的內外部溫度的差距，就可以降低混凝土因為溫度變化而導致抗拉強度降低，從而減少裂縫的產生。這種混凝土外部保溫隔熱法操作方法簡單，花費低廉，所以在大體積混凝土的施工過程中經常被應用[8]。

3.3 甄選正確的施工方法，最大限度的優化混凝土的約束條件

3.3.1 優化混凝土的外部約束力

如果混凝土外部的約束力小于混凝土的抗拉強度的時候，混凝土有一定的伸縮性，混凝土表面就沒有裂縫產生。假如大體積混凝土基礎結構設計在了在松軟地基上，這種松軟地基的約束作用就很小，就不容易產生裂縫；假如大體積混凝土基礎結構設計在基巖上，混凝土結構就會受到很大的約束力，混凝土的伸縮性受到影響，這種混凝土的抗拉強度和巖石的強度，相互作用，易使混凝土產生裂縫。要是在基礎下面設計能夠緩沖的滑動墊層，那么混凝土的抗裂效果就比較好[10]。

3.3.2 優化混凝土的內部約束力在施工過程中，根據尺寸有計劃的設置后澆帶，這樣不但減少了之前澆筑的混凝土自身的約束，而且又有利于混凝土內外部溫差的減小和混凝土早期抗拉強度的減小。施工數據顯示，后澆帶的間距不宜超過30m，填充時間不宜少于45天，90天～180天后填充后澆帶的效果最佳[11]，不易產生裂縫。

4 結 語

大體積混凝土結構施工中最易發生的質量通病就是怎樣防止、限制溫度裂縫的產生。這樣不僅避免了質量瑕疵，也可以減少質量隱患。所以：加強對混凝土配制材料、配制溫度的控制和約束條件的改善，對于提高大體積混凝土抗拉強度及抗裂性能效果顯著，能有效地減少和防止裂縫的出現。

[1]王亞斌．大體積混凝土溫度預測與裂縫控制[J]．橋梁建設．1997(04)

[2]趙士懷,黃夏東,李光旭,陳德威,吳鏑．高層建筑大體積混凝土結構溫度裂縫控制技術[J]．施工技術．1998(05)

[3]顧耀民．黃河沙坡頭水利樞紐工程混凝土溫控與防裂措施[J]．寧夏工程技術．2002(04)

[4]王鐵夢．工程結構裂縫控制[M]．北京：中國建筑工業出版社，1999．

[5]郭仕萬,肖欣,趙和平．混凝土施工中的裂縫控制[J]．山西水利科技．2000(04)

[6]遲培云,錢強,高昆．大體積混凝土開裂的起因及防裂措施[J]．混凝土．2001(12)

[7]趙書銀,張愛娟,湯勁松．大體積混凝土溫度控制與測試[J]．鐵道建筑．2002(09)

[8]田昕,田鋒,李換云,劉培泰．萬家溝水庫大壩混凝土防裂技術措施[J]．內蒙古農業大學學報(自然科學版)．2002(03)

[9]朱華云,王靜杰．大體積混凝土溫控防裂技術[J]．電力學報．2000(01)

[10]韓宇峰．大體積混凝土施工技術及水化熱引起裂縫的預防措施[J]．雞西大學學報．2002(03)

[11]李冬青．鋼筋混凝土結構溫度裂縫的原因分析與對策[J]．廣州大學學報(自然科學版)．2003(01)

The causes of mass concrete cracks and the prevention and control measures of cracks

Crack is one of the most common quality defects in mass concrete construction,if the number of cracks and size than the norms,will cause a certain hidden danger to the safety of concrete structure．Usually crack of mass concrete structure,is due to the release of hydration heat of cement hydration process is not released in time and cause of the rapid changes in temperature,and concrete shrinkage caused by the shrinkage stress produced in the process of condensation．How to reduce and avoid the cracks of mass concrete structure,is the general construction technical personnel have been exploring technical problems．So in this paper,the most common causes of cracks in mass concrete,enumerated and analyzed．Raw material quality control of concrete,concrete hardening temperature control,in the process of effective measures such as the improvement of the constraint condition of concrete in detail in this paper．

large volume concrete；fracture；prevention and control

TU37

B

1003-8965（2017）03-0103-02

劉宗勇，（1969．9）甘肅蘭州人，肅州區建設工程安全質量監督管理站站長，高級工程師，主要從事建設工程安全質量的監督管理工作，建筑新材料新技術的研究和應用。