大體積混凝土裂縫產生的原因及預防措施

劉 竣

哈爾濱工大建設監理有限公司（150001）

大體積混凝土裂縫產生的原因及預防措施

劉 竣

哈爾濱工大建設監理有限公司（150001）

文章結合施工中的具體情況對大體積混凝土裂縫的形成原因進行分析，并提出幾點有效的預防措施，旨在提高大體積混凝土的施工質量。

大體積混凝土；裂縫；成因；預防

在大體積混凝土的施工過程中，溫度及溫度應力會直接影響到大體積混凝土的施工質量，因此在施工過程中應嚴格控制好這兩方面的參數。然而在實際施工過程中，雖然相關的施工人員采取了各種防范措施，仍然無法有效避免裂縫的出現。文章結合實際情況對大體積混凝土裂縫出現的原因作進一步分析，并提出可行性的預防措施，以期為今后相關工作提供經驗，提高大體積混凝土的施工質量。

1 大體積混凝土的概念

我國現階段雖然對大體積混凝土沒有明確的標準和定義，但基本上達成了共識，即當混凝土的結構過大時，應采取技術措施解決由于水化熱引起的體積變形，最大程度減少開裂影響的混凝土稱之為大體積混凝土。根據我國相關文件中的具體規定，混凝土結構物中實體的最小尺寸不小于1.0 m的部分所用的混凝土稱之為大體積混凝土。目前，大體積混凝土裂縫主要有兩類：第一，結構型裂縫，這種裂縫產生的原因主要是由于在外負荷作用下，結構的主要應力和二次應力引起的裂紋。第二，材料裂紋。這種裂縫的主要原因是溫度應力和混凝土收縮引起的裂縫。大體積混凝土的施工周期較長，大部分裂縫是在混凝土施工、澆筑期間產生的，此時設計負荷還沒有完全作用在混凝土上，因此大體積混凝土裂縫由外負荷引起的幾率較小。

2 大體積混凝土裂縫產生的主要原因

2.1 水泥水化熱影響產生裂縫

混凝土灌注后水泥水化產生大量的水化熱，使得混凝土內部的溫度在水泥水化的作用下迅速上升，通常情況下，每350～550 kg/m3的水泥用量，每立方米混凝土會釋放出17 500～27 500 KJ的熱量，而在混凝土澆筑完成7 d后混凝土內部會達到最高溫度。由于混凝土的導熱性及散熱條件較差，熱量不能快速釋放，內部溫度不斷上升；而混凝土表面散熱好，可以通過空氣散發，溫度的上升幅度相對較?。粌炔亢屯獠恐g的混凝土的溫度差異，形成溫度梯度，使混凝土產生應力，當應力超過混凝土的抗拉強度，裂縫出現在混凝土的表面?，F階段，大部分工作人員普遍認為水熱化引起的混凝土內外溫差一旦超過25℃，便會導致大體積混凝土表面出現溫度裂縫，如圖1。

圖1 大體積混凝土裂縫

2.2 混凝土收縮引起的裂縫

混凝土收縮分為干縮、自收縮、塑性收縮等多種類型，而塑性收縮和干縮是混凝土常見裂縫的主要原因。塑性收縮主要指混凝土表面的水的蒸發，沒有凝結硬化，處于塑性狀態。最后，在不完全凝結條件下混凝土收縮。當施工具有高活性水泥、低水水泥或混凝土開裂特性時，其高溫會增加大體積混凝土，而混凝土的泌水率會大幅度降低，同時施工人員沒有及時補充混凝土表面蒸發的水分，使得處于塑性狀態下的混凝土無法承受拉力，很容易出現裂縫。在混凝土表面出現裂縫后，混凝土內部的水分也隨之蒸發，表面裂紋逐漸擴展。干燥收縮是指混凝土在凝結硬化后，環境濕度低于混凝土的濕度，混凝土內部的水分由內向外傳遞，而從內部轉移到混凝土表面的水分會受到空氣濕度及溫度的影響逐漸蒸發，最終引起收縮，導致混凝土表面出現裂縫。

3 大體積混凝土裂縫的預防

3.1 水泥的合理選擇

經過大量試驗證明，水泥內的礦物質成分是影響水泥水化熱大小及速度的重要因素。因此，施工單位在選擇水泥時應選用具有放熱量小特點的硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥及火山灰水泥，同時控制每立方米混凝土水泥的用量，通常情況下應控制在400 kg；在滿足施工設計及要求的前提下在施工過程中適當使用粉煤灰代替水泥，有利于混凝土水熱化并增強混凝土的和易性，還可以為泵送混凝土施工提供便利。此外由于混凝土施工工期較長，無法在短期之內施加設計負荷，相關的施工人員可以將試驗混凝土強度的工作向后推遲56 d或者更長，利用混凝土終凝后高強度的特點減少水泥的使用數量，降低水熱化[1]。

3.2 控制骨料級配和含泥量

應選用粒徑較大的連續級配作為粗骨料。粒徑大的粗骨料表面積相對較小，可以有效地降低水泥砂漿包裹粗骨料，以控制水的使用在一定程度上降低水化熱，也能有效地降低混凝土收縮與泌水。然而粗骨料粒徑過大容易引起混凝土離析現象，因此在選用連續級配碎石作為粗骨料時應注意將碎石粒徑大小控制在10～40 mm之間，詳細級配標準可參考表1。采用中粗砂作為細骨料的主要成分，且將細度模數控制在2.6～2.9 mm之間。在進行大體積混凝土施工的過程中，為提高混凝土的可泵性應采用泵送混凝土，在設計配合比時對混凝土的含砂率進行適當調整。此外，黏土、淤泥會對混凝土造成一定消極影響，例如強度、抗滲能力、抗凍能力等方面，不利于混凝土抗裂。因此施工人員在進行混凝土施工過程中應嚴格控制好骨料級配以及含泥量，同時還要保證砂石中不得含有有機物質。

表1 各種級配混凝土使用的粗骨料粒徑范圍

3.3 控制水灰比

在滿足具體設計和施工要求的前提下，提高混凝土的水灰比，降低水化熱，通常可以將沉淀水泥的比例控制在0.5～0.55范圍內，以保證混凝土的強度。此外，還可使用摻加適當外加劑的混凝土，改善混凝土的易性、凝結時間和混凝土延遲時間，延長混凝土的使用時間。

3.4 改善約束條件

在混凝土形狀不受限制的情況下，大體積混凝土不會開裂。因此，施工人員應根據工程的具體特點，采取不同的措施減少混凝土的外部約束力，降低混凝土開裂的概率。通常情況下，施工人員可以在大體積混凝土基礎地板下設置滑動墊層來降低混凝土外部的約束力，例如在大體積混凝土基礎地板下鋪設一層油氈隔離板，能有效地降低混凝土基礎板與墊層之間的約束力。

3.5 減少水泥用量

在進行混凝土澆筑工作時，可以在大體積混凝土的中央部位拋擲適當數量的毛石，在減少水泥用量的同時還可以吸收并減少水化熱，在一定程度上節約了施工材料與資金。

3.6 加強養護

混凝土澆筑工作完成后，相關施工人員應遵循施工方案中的具體要求對混凝土構件進行后期養護工作，根據施工地區的天氣環境以及施工現場的空氣溫度及濕度來確定養護周期，通過澆水、灑水等方式對混凝土進行養護，保證混凝土處于濕潤狀態。此外，若是采用塑料布覆蓋的保護方式，應將混凝土裸露的表面覆蓋嚴密，還要保持塑料布內有凝結水。

4 結語

綜上所述，大體積混凝土出現裂縫嚴重影響了整體結構的外觀、耐久性和防水性,具有嚴重的危害性，因此必須對裂縫加以控制。相關的施工人員應做好溫度監測、優化配合比設計、改善施工工藝、提高工藝質量等工作，控制大體積混凝土裂縫的產生及發展。然而在施工過程中仍然要以預防為主，只要這樣才能從根本上防止大體積混凝土出現裂縫，保證工程施工質量。

[1]鄭強豐.大體積混凝土裂縫的成因及預防[J].江西建材,2016(9):84.