大體積混凝土裂縫的成因及預防

林躍建

廈門鷺建興建設工程有限公司（361000）

大體積混凝土裂縫的成因及預防

林躍建

廈門鷺建興建設工程有限公司（361000）

文章首先闡述了大體積混凝土裂縫的概念，分析了大體積混凝土發生裂縫的主要原因，并從多個方面著手探討預防大體積混凝土裂縫缺陷的關鍵措施與方法，望能夠引起業內人士關注。

大體積混凝土；裂縫；成因；預防

0 引言

在我國城市基礎設施建設不斷發展與進步的背景下，城市建筑開始朝著大型化、高層化、集成化以及功能化方向發展，建筑基礎中廣泛選用筏板基礎或箱型基礎，使大體積混凝土在建筑施工中的應用范圍逐漸擴大。但隨著相關經驗的不斷累積可以發現，受到水泥水化熱反應、混凝土收縮等諸多因素的影響，導致大體積混凝土常出現裂縫缺陷，若無法有效預防并加以初治，將會直接對混凝土結構的穩定性與耐久性產生影響。基于該背景，文章針對大體積混凝土裂縫問題的成因以及預防措施進行逐一分析與論述。

1 概念分析

目前建筑工程領域中對大體積混凝土的基本定義是：大體積混凝土是指混凝土結構物實體尺寸在1.0m以上的大體量混凝土或預計可能受到混凝土水泥水化熱反應導致有害裂縫缺陷產生的特殊混凝土結構。在當前高層建筑、超高層建筑、橋梁、水利等諸多工程建設中，混凝土構件體量明顯提高，大體積混凝土的應用范圍不斷擴大。在工程實踐應用中，大體積混凝土具有一系列的應用優勢，如混凝土量大、結構厚實。但同時也具有一定的特殊性，如施工技術要求高、工程施工條件復雜、平面尺寸要求高等，必須在工程實踐中謹慎對待。

2 大體積混凝土發生裂縫的原因

1）水泥水化熱

水泥水化熱反應是指水泥與水在反應過程中所產生的熱量。水泥、水作為大體積混凝土中非常重要的構成原料，兩者的使用量與使用比例將直接影響水泥水化反應產生的熱量水平。如果混凝土中水泥使用量增加，則意味著水化熱也將在一定程度上升高。受到水泥水化熱反應的影響，大體積混凝土內部溫度會在短時間內升高 （甚至可升高50.0～60.0℃以上），造成大體積混凝土內外部出現較大的溫度差異。受溫差影響，凝結硬化條件下內應力的存在將最終導致大體積混凝土出現不同程度的裂縫缺陷。有關調查數據中顯示：80.0%～90.0%的大體積混凝土結構裂縫均是水泥水化熱反應所致，水泥水化熱反應期間所產生的溫度差異及拉應力一旦超過大體積混凝土自身抗拉強度極限，勢必會誘發裂縫。

2）混凝土收縮

在大體積混凝土施工過程中，混凝土收縮性裂縫同樣是非常常見的病害與缺陷之一。受到大體積混凝土自身特性的影響，在混凝土拌合物硬化后，大體積混凝土會在一定時間內出現體積收縮，導致裂縫的產生。根據收縮類型的不同，大體積混凝土中常見的收縮性裂縫包括以下兩種類型：第一是自收縮裂縫。大體積混凝土水泥水化反應過程中會產生一定的C-S-H凝膠成分，增加水泥固相體積，同時降低水泥漿體絕對體積，最終導致裂縫缺陷的產生；第二是塑性收縮裂縫。受到大體積混凝土拌合過程中顆粒間水份的影響，大體積混凝土表面失水速率高于內部水向外表面遷移速率，從而產生塑性收縮缺陷。

3 預防大體積裂縫的措施

1）合理選擇并控制水泥的用量

受到礦物成份以及所摻入混合材數量類型不同的影響，水泥水化熱反應往往存在較大差異性。既往實驗表明，當硅酸三鈣以及鋁酸三鈣含量較高時，水泥水化熱反應明顯；當混合材料量較高時，水泥水化熱反應較低。因此，為實現對大體積混凝土裂縫的合理控制，在原料控制方面應當盡量選擇水化熱較低的水泥材料，合理控制水泥發熱總量以及放熱速率，盡可能優先選擇使用低熱礦渣水泥原料或中熱硅酸鹽水泥原料。除此以外，水泥用量也會直接對大體積混凝土裂縫問題產生影響，故還必須在不影響大體積混凝土性能的前提下盡可能降低水泥用量，以控制溫度變形，預防溫度裂縫缺陷的發生。

2）控制骨料的級配以及含泥量

骨料是大體積混凝土中占體積比重最高的原料之一，在選擇骨料時，應當優先選擇膨脹系數以及巖石彈性模量較小，表面清潔且無弱包裹層，級配良好的骨料。粗骨料粒徑宜控制在4.0～40.0 mm范圍內，中粗砂中含泥量也應當有所控制（其中，石子含泥量以不超過1.0%為標準，砂含泥量以不超過2.0%為標準）。結合實際情況，可以考慮將粒徑在150.0～300.0 mm且堅實無裂縫的大塊石摻入大體積混凝土中,以達到降低混凝土總用量，吸收水泥水化熱，控制裂縫的目的。

3）控制水灰比和外加劑的用量

在大體積混凝土原料配比方案中，可以根據實際情況選用相應的外加劑，以達到預防裂縫缺陷的目的。如通過選用高效引氣劑以及減水劑的方式，能夠起到降低大體積混凝土中膠凝材料使用量以及單位用水量的目的，從而使新拌合混凝土的工作性能明顯提高，對改善混凝土拌合原料的力學性能以及耐久性均有非常重要的意義與價值。

4）適當調整混凝土的約束條件

為從約束條件上入手，對大體積混凝土裂縫問題進行有效預防，可以在大體積混凝土結構基礎與墊層中間區域設置滑動層，在條件允許的情況下，用刷熱瀝青作為滑動層，通過此種方式抵消大體積混凝土結構施工中的嵌固作用，以促進約束應力的釋放，避免應力過于集中所致裂縫缺陷的產生。

5）降低大體積混凝土內外溫差

在大體積混凝土結構澆注施工中,內外部溫度差異是導致裂縫產生的最主要原因之一。為了預防裂縫的產生，必須將大體積混凝土結構溫度下降速率嚴格控制在2.0℃/d以內，表面溫度與大氣溫度差異不得超過20.0℃。為達到上述目標，在具體施工中可采取如下措施：首先，可在大體積混凝土內部預埋鋼管，在內部水泥水化熱反應過程中通水冷卻，以促進水化熱熱量的排出；其次，可通過在混凝土表面覆蓋麻袋的方式對降溫階段的降溫速率進行控制；最后，在特殊天氣條件下，可適當延遲拆模時間，以模板作為溫度保護裝置，實現對降溫速率的合理調節與控制。

6）重視澆筑結束后混凝土養護

在大體積混凝土澆筑作業結束后及時進行養護，一方面能夠避免因大體積混凝土表面溫度異常變化所致裂縫缺陷的發生，另一方面能夠預防大體積混凝土內部水分流失，保證水泥水化反應的正常性。在大體積混凝土施工期間，可以采取澆注與覆蓋養護同步進行的方式以預防混凝土表面水份蒸發問題，如采用塑膠袋對大體積混凝土表面進行包裹，使大體積混凝土相對密封，或也可選用棉氈、麻袋、土工布等材料進行覆蓋保濕。澆注完成后應當立即展開養護作業，確?；炷劣不缙陴B護工作到位。

4 結語

總之，大體積混凝土裂縫缺陷是現代高層建筑工程施工中頻繁出現的質量缺陷之一，必須引起各方人員的高度重視。裂縫缺陷的產生會直接削弱大體積混凝土結構的抗凍性水平以及承載力，進而造成建筑結構耐久性與安全性下降，影響建筑物投入使用的壽命以及經濟效益。可見，對大體積混凝土裂縫問題進行科學防范是非常重要的。文章在分析大體積混凝土裂縫缺陷的產生原因的基礎上，探討了大體積混凝土裂縫缺陷的預防措施，以期能夠在后續工程建設中加以關注與重視。

[1]馮若愚,陳瑛,李志雙,等.R波譜能量透射比法檢測大體積混凝土裂縫研究[J].振動與沖擊,2016,35(12)：221-225.

[2]鄧安仲,趙啟林,李勝波,等.混凝土裂縫紅外熱成像分布式監測技術研究[J].建筑材料學報,2013,16(2)：284-288.

[3]陸洲導,孫慧,余江滔,等.環氧樹脂修復混凝土裂縫的斷裂試驗研究[J].建筑材料學報,2013,16(6)：1049-1052,1062.

[4]全世海,吳芳,謝元亮,等.預埋管混凝土裂縫灌漿修補技術試驗研究[J].重慶建筑大學學報,2006,28(1)：131-134.