大體積混凝土裂縫控制技術研究

王延輝

摘要：混凝土結構施工過程中裂縫控制屬于施工質量控制中的重要環節，對于整個工程施工質量具有較大影響，其中大體積混凝土裂縫屬于施工期間常見問題之一。大體積混凝土一旦發生裂縫，將會影響混凝土結構的整體穩定性及可靠性，為此，必須對此問題加以研究控制。本文從大體積混凝土裂縫表現入手，對其出現的原因進行了深入分析，最后提出控制策略，為土木工程中的混凝土施工及管理提供參考意見。

關鍵詞：土木工程；大體積混凝土；裂縫控制

中圖分類號：TU755.7文獻標識碼：A文章編號：2095-3178（2018）19-0357-01

引言

引起大體積混凝土裂縫的主要原因是溫度變化[1]，溫度變化

產生的變形在混凝土內部和外部約束影響下，混凝土中存在較大的應力（特別是拉應力），導致混凝土開裂[2]。大體積混凝土溫度裂縫問題十分復雜，涉及工程結構的多方面，同時也是大體積混凝土施工過程中工程師關心的問題。因此，防止和減少裂縫的出現，并掌握大體積混凝土溫度場的變化和溫度應力的變化規律，進而從溫度控制和應變控制等方面提出裂縫控制方案，對保證大體積混凝土施工質量和提高結構耐久性具有十分重要的指導意義。

1大體積混凝土結構基本介紹

1.1大體積混凝土結構的基本特點

相較于常規混凝土結構，混凝土澆筑量大、鋼筋用量多、構件截面尺寸和體形大、工程條件復雜、施工難度系數大、施工技術要求高是大體積混凝土結構幾個突出的基本特點。另外，大體積混凝土結構在實際施工過程中，由于水泥水化熱所產生的熱量、混凝土收縮、外界條件等原因給混凝土結構所帶來的溫度和收縮應力等影響明顯大于普通混凝土結構。

1.2大體積混凝土結構裂縫幾種常見類型

裂縫是混凝土結構施工過程中易出現的普遍性問題，盡管實際

施工中對于混凝土結構的設計是以承載能力極限狀態為基礎的，但裂縫卻是多數工程正常使用標準的主要控制因素。因此，要想有效減少和避免裂縫的產生，了解大體積混凝土結構裂縫的類型是必要前提。根據現代混凝土試驗研究和施工實際經驗案例總結，大體積混凝土結構裂縫主要包括以下幾種：①寬度不小于0.05mm、肉眼可見的表面裂縫、貫穿裂縫和深層裂縫。表面裂縫是指在構件表面所產生的裂縫，多由內外溫差所致，一般發生在大體積混凝土結構澆筑初期；貫穿裂縫是切斷結構斷面、貫穿于整個構件截面的裂縫，對大體積混凝土結構的耐久性、穩定性和防水性等性能具有嚴重負面影響，由體積變形、溫差和邊界條件約束等因素引起；基礎約束范圍內的混凝土大面積處于拉應力狀態下時容易發生深層裂縫。②寬度小于0.05mm、不可見的骨料裂縫、粘著裂縫和水泥石裂縫。存在于骨料本身的裂縫為骨料裂縫；存在于骨料周圍和水泥石粘面上的裂縫為粘著裂縫；存在于骨料間水泥漿中的裂縫為水泥石裂縫。前者主要受外部因素影響較大，而后者則受材料本身影響較大。

2大體積混凝土裂縫產生原因

一是大體積混凝土體積大、數量多，內部產生的大量水化熱不

易散發，而表面散熱較快，形成了較大的內外溫差。溫差大于25℃時，混凝土內部產生較大的溫度應力，當溫度應力超過混凝土抗拉強度時，表面就會產生裂縫。二是大體積混凝土配合比設計不合理。水泥用量大，水灰比過大或過小，砂率過大；沒有添加摻合料和外加劑；水泥和外加劑的品種選用不符合要求（不得選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥）；其他材料的質量不符合標準要求（砂子含泥量超標、石子級配不合格）等都是大體積混凝土形成裂縫的原因。三是施工過程中沒有采取合理的施工工藝，混凝土的澆筑、振搗、養護等不符合要求。如振搗不均勻、漏振、沒有采取二次振搗；一次澆筑過厚，澆筑時沒有采取有效的降溫措施；澆筑完成后的測溫管理不到位等也是混凝土形成裂縫的主要原因。

3大體積混凝土裂縫的控制策略

3.1優化混凝土結構設計

由前面介紹可知，大體積混凝土具有構件尺寸大、鋼筋用量多的特點，且不同工程項目施工難度、混凝土結構設計、技術要求不同。而實際案例表明，對大體積混凝土結構進行科學、合理設計，是減少裂縫出現的一個基本保障。優化大體積混凝土結構設計，具體可以從兩方面入手：①對鋼筋進行合理配置。考慮造成裂縫的各種因素進行補償配筋，按照密配筋、小直徑的原則增加配置構造鋼筋，使構造鋼筋具備溫度筋的作用，從而進一步提高大體積混凝土的抗裂性能。②采用永久性伸縮縫設計方法。該種設計方法在實際應用中能夠有效減弱約束應力。按照國家相關設計規范要求，對大體積混凝土的結構框架、剪力墻結構、伸縮縫等進行合理設計，降低由結構設計不合理所引發的大體積混凝土結構裂縫可能性。同時，

在結構設計上還應融入一些有效的裂縫預防措施，進一步減少大體積混凝土裂縫的出現。

3.2選用水化熱較低的水泥

若大體積混凝土厚度較大，需要盡量采用低標號水泥，其原因

在于低標號水泥的水化熱會低于高標號水泥，水化期間散發的熱量會相對較小。此外，條件允許情況下，可考慮采用摻入火山灰、粉煤灰等材質的水泥，其原因在于摻外加劑的水泥的水化熱會比普通硅酸鹽水泥低40%左右[4]。

3.3控制混凝土溫度變化

為有效控制混凝土自身的溫度變化情況，可摻加緩凝型外加劑，

由外加劑來減緩水化反應時間，使水泥水化初期階段的速度維持在最低水平，減少水化熱峰值的持續時間，最終達到降低升溫反應的效果。另外，養護環節中可采用換熱水管的辦法對溫度進行控制，具體操作為，采用單回路、雙回路等方式強化混凝土結構內部溫度的散發效果，以保證整個散熱過程的均衡性。

3.4加入膨脹劑

大體積混凝土澆筑施工期間，加入膨脹劑能夠對裂縫加以控制，

其主要原因為，加入膨脹劑能夠促使混凝土硬化進程中具有膨脹作用，控制水泥使用量，進而在一定程度上降低水泥水化熱。另外，膨脹劑能夠有效地減弱大體積混凝土熱脹冷縮量及化學收縮作用。基于此，土木工程建設中的大體積混凝土澆筑施工過程中應適當加入膨脹劑，另外要加強操作人員對于提高建筑工程質量的意識，加大對專業技術能力的培訓，提高施工人員的操作能力，進而提高建筑項目的質量。在施工過程中一定要建立完善的管理制度，對于影響項目建筑質量的各種因素制定相應的防范計劃，對項目進度和質量進行實施監督，防止意外情況的發生。

結束語

混凝土裂縫是建筑工程施工中普遍存在的質量問題，不僅會降

低混凝土的承載能力和抗滲功能，還會引起混凝土中鋼筋的銹蝕和混凝土的碳化，降低混凝土的耐久性，影響建筑物的使用功能。所以，施工技術人員必須認真學習技術規范和施工方案，在實踐中不斷總結經驗，采取各種有效的施工技術措施防止混凝土裂縫的形成，

以保證建筑物的安全性、適用性和耐久性。

參考文獻

[1]陳桂林，姜瑋，劉文超，曹萬林.大體積混凝土施工溫度裂縫控制研究及進展[J].自然災害學報，2016，25（03）：159-165.

[2]李宗才.大體積混凝土裂縫控制與工程應用[D].青島理工大學，2014.

[3]方興綠.大體積混凝土裂縫成因與防治[J].山西建筑，2007（19）：128-129.

[4]曹可之.大體積混凝土結構裂縫控制的綜合措施[J].建筑結構，2002（08）：30-32.