淺析大體積混凝土裂縫產生原因及防治措施

【摘要】在建筑工程質量事故中，混凝土出現裂縫的現象是頻繁發生的，特別是大體積混凝土出現裂縫。混凝土出現裂縫有很大的危害，可以使鋼筋銹蝕、降低混凝土的耐久性和使用壽命。現在的科技可能無法根除混凝土裂縫的出現，但工程技術人員能夠做到的就是采取一些施工防治措施，防止大體積混凝土裂縫產生的可能，增強混凝土結構的耐久性和安全性。本文探討了大體積混凝土裂縫產生的原因、危害以及防治措施。

【關鍵詞】大體積混凝土；裂縫；危害；防治措施

1、大體積混凝土裂縫產生的原因分析

混凝土產生裂縫是建筑工程中常見的現象之一，而造成混凝土產生裂縫的原因也很多，包括內在因素和外界因素。

1.1水泥水化熱影響

大體積混凝土出現裂縫的原因就是水泥在水化過程中產生的熱量造成的。由于混凝土內部結構比較厚實，密度很大，水泥在水化過程中產生大量的熱量不能快速散到外面，而是聚集在混凝土的內部，熱量在混凝土內部越積越多，造成混凝土內部的溫度升高。水泥水化時產生的熱量在澆筑的一開始比較多，隨著時間的推移，產生的熱量就會越來越少，當混凝土內部與表面溫差過大時，就會產生溫度應力和溫度變形。溫度應力與溫差成正比，溫差越大，溫度應力越大，當溫度應力超過混凝土內外的約束力時，就會產生裂縫。

混凝土內部的溫度還與混凝土的厚度及水泥用量有關，混凝土越厚，水泥用量越大，內部溫度越高。此外，在建筑施工過程中，一般都是把大體積混凝土和地基放在一起進行澆筑，澆筑過程一開始，混凝土的溫度上升，導致混凝土發生膨脹現象，會對地基造成一個向下的壓力。在澆筑的后期溫度在下降，而大體積混凝土就會出現體積收縮，會對地基造成一個拉力。混凝土的抗壓能力比抗拉能力強，在受到壓力時可能不會出現裂縫，但在受到拉力的時候，就會出現裂縫。

1.2混凝土的收縮變形

造成大體積混凝土出現裂縫是混凝土體積的收縮，在內部產生收縮應力，收縮應力的產生使混凝土出現裂縫。因為在混凝土的含量中，有大約20%的水是水泥硬化所必需的，而剩下80%的水則需要蒸發出去。在水分蒸發過程中，而最初失去的30%自由水分幾乎不引起收縮，隨著混凝土的陸續干燥而使20%的吸附水逸出，就會出現干燥收縮，而表面干燥快，中心干燥收縮慢。由于表面的干燥受到中心部位混凝土的約束，會在表面產生拉應力而出現裂縫。

造成大體積混凝土體積收縮和水泥的種類、混凝土的配料比例以及施工過程有關。在設計時，混凝土表層布設抗裂鋼筋網片，可有效地防止混凝土收縮時產生干裂。

1.3內外約束條件的影響

混凝土在早期溫度上升時，產生膨脹受到約束而形成壓應力。另外，混凝土內部由于水泥的水化熱而形成中心溫度高，熱膨脹大，因而在中心區產生壓應力，在表面產生拉應力。若拉應力超過混凝土的抗拉強度，混凝土將會產生裂縫。

1.4外界氣溫變化的影響

大體積混凝土施工階段，常受外界溫度的影響。因為外界氣溫變化，混凝土的溫度也會因此而發生變化。混凝土內部溫度是水泥水化熱引起的絕熱溫度、澆筑溫度和散熱溫度三者的疊加。當氣溫驟降，會大大增加外層混凝土與混凝土內部的溫度梯度，產生溫差和溫度應力，使混凝土產生裂縫。另外，如果外界環境溫度過高，大體積混凝土的散熱性能就會變弱，這種高溫現象持續時間越長，對大體積混凝土的澆筑就越不利。

1.5混凝土的沉陷裂縫

支架、支撐變形下沉會引發結構裂縫，過早拆除模板支架易使未達到強度的混凝土結構發生裂縫和破損。

2、大體積混凝土裂縫分類及造成的危害

雖然大體積混凝土出現裂縫是一個常見的現象，但是會造成一定的危害。大體積混凝土出現的裂縫按深度的不同，分為表面裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫三種。

（1）表面裂縫主要是溫度裂縫，這種危害是最輕的，危害性較小，但影響外觀質量。

（2）深層裂縫部分切斷了結構斷面，對混凝土結構耐久性產生一定的危害。

（3）貫穿裂縫是由混凝土表面裂縫發展為深層裂縫，最終形成貫穿裂縫。它切斷了結構的斷面，可能破壞結構的整體性和穩定性，其危害是較嚴重的。施工中要做好防治措施，防止混凝土出現裂縫特別是貫穿性裂縫的產生。

3、大體積混凝土出現裂縫的預防措施

3.1科學用料，優化混凝土配合比

防治大體積混凝土裂縫的產生，首先要做到對混凝土原材料的控制。在進行材料配比時，要遵循科學用量，既不能少用，也不能多用。

對于水泥的選擇，應選用水化熱較低的水泥，以降低水泥水化所產生的熱量，從而控制大體積混凝土的溫度升高。根據建筑工程斷面尺寸，使用低水化熱的水泥品種，這樣可以保證混凝土的施工質量。同時也要優化施工配合比，減少澆筑過程中水的使用以及水泥的使用，充分利用混凝土的中后期強度，盡可能降低水泥用量，這樣有效避免水化熱過大。

對于粗骨料的選擇，盡量擴大粗骨料粒徑。因為粗骨料越大，級配越好，孔隙充滿越小，比表面積越小，每立方米的水泥砂漿量和水泥用量越少，水化熱隨之降低，對防止裂縫有好處。

對于細骨料的選擇，施工過程中最好使用級配良好的中粗砂。因為有實驗表明，采用級配良好的中粗砂，可以降低水和水泥的使用。兩者的使用量降低了，水化熱也就相應降低了，在一定程度上降低了混凝土出現溫差以及混凝土的體積收縮現象的發生率。嚴格控制集料的級配及其含泥量，如果含泥量大的話，不僅會增加混凝土的收縮，而且會引起混凝土抗拉強度的降低，對混凝土抗裂不利。

對于粉煤灰的選擇，其可以取代部分水泥，降低混凝土中水泥的產熱量；但要注意是，粉煤灰比重較小，混凝土振搗時比重小的粉煤灰容易浮在混凝土表面，表面容易產生塑性裂縫，所以在混凝土的施工過程中，要控制好水泥和粉煤灰的比例。在混凝土中加入一定量的粉煤灰，不僅能夠發揮水泥的效用，而且也可以起到潤滑的作用，對混凝土的性能有一定的促進作用。

選用合適的緩凝、減水等外加劑，以改善混凝土的性能，加入外加劑后，可延長混凝土的凝結時間。對混凝土的抗裂有一定的作用。

綜上所述，選擇合適的材料對于混凝土的抗裂性能是有一定的幫助。

3.2澆筑方法進行優化

在進行大體積混凝土的澆筑過程中，一定的澆筑順序很重要。施工人員可以根據工程的特殊要求做出調整，通過優化施工方案，達到最好的效果。（下轉120頁）

（上接118頁）在混凝土的澆筑過程中，應采取合理的分層、分段施工，保證混凝土澆筑質量。利用混凝土澆筑面散熱，可以減少施工中出現裂縫的可能性。選擇澆筑方案時，除應滿足每一處混凝土在初凝以前就被上一層新混凝土覆蓋并搗實完畢外，還應考慮結構大小，鋼筋疏密，預埋管道和地腳螺栓的留設、混凝土供應情況以及水化熱等因素的影響，常采用的方法有以下幾種：

（1）全面分層：即在第一層全面澆筑完畢后，再回頭澆筑第二層，此時應使第一層混凝土還未初凝，如此逐層連續澆筑，直至完工為止。采用這種方案，適用于結構的平面尺寸不宜太大，施工時從短邊開始，沿長邊推進比較合適。必要時可分成兩段，從中間向兩端或從兩端向中間同時澆筑。

（2）分段分層：混凝土澆筑時，先從底層開始，澆筑至一定距離后澆筑第二層，如此依次向前澆筑其它各層。由于總的層數較多，所以澆筑到頂層后，第一層末端的混凝土還未初凝，又可以從第二層依次分層澆筑。這種方案適用于單位時間內要求供應的混凝土較少，結構物厚度不太大而面積或長度較大工程。

（3）斜面分層：要求斜面的坡度不大于1/3，適用于結構的長度大大超過厚度3倍情況。混凝土從澆筑層下端開始，逐漸上移。混凝土的振搗也要適應斜面分層澆筑工藝，一般在每個斜面層的上、下各布置一道振搗器。上面的一道布置在混凝土卸料處，保證上部混凝土的搗實；下面一道振搗器布置在近坡腳處，確保下部混凝土密實。隨著混凝土澆筑的向前推進，振動也相應跟上。

在大體積混凝土澆筑過程中，施工人員要及時觀察當地的天氣變化，最好在低溫的外界環境中進行施工，盡量避開太陽輻射較強的時間。在施工條件允許的情況下，可以在混凝土內設置水循環冷卻管道，通過不斷地循環冷卻水，吸收混凝土的熱量。待冷卻完畢后，冷卻管中壓入同強度微膨脹的水泥漿封閉。在設計允許的情況下，在混凝土中添加洗凈片石可以減少混凝土及水泥用量，降低水泥水化熱，從一定程度上減少溫度裂縫的產生。

混凝土澆筑完畢后應即時清除表面浮漿，并掌握好進行二次收面的時間段。二次收面應在混凝土初凝時進行，過早則效果不明顯，過晚則無法消除裂縫。

3.3后期的養護保護措施

大體積混凝土養護的關鍵是保持適宜溫度和濕度，控制好混凝土表面的溫度和內部的溫度，不能出現內外溫差過大的情況。在養護過程中，最重要的是要做好溫度控制，混凝土養護階段的溫度控制措施如下：

（1）在養護過程中對使用水的溫度要進行控制，要和混凝土表面的溫度相近，以免造成溫度差。

（2）混凝土拆模時，混凝土的中心溫度與表面溫度之間、表面溫度與室外最低氣溫之間的差值均應小于20。C；當結構混凝土具有足夠的抗裂能力時，不大于25～30℃。

（3）對裸露的混凝土采用保溫，保溫法是在結構外露的混凝土表面以及模板外側覆蓋保溫材料（如草袋、鋸木、濕砂等），在緩慢的散熱過程中，保持混凝土內外溫差小于20℃。根據工程的具體情況，盡可能延長養護時間，拆模后立即回填或覆蓋保護，同時預防近期驟冷氣候影響，防止混凝土早期裂縫。

（4）大體積混凝土濕潤養護時間應符合如下規定：

a、硅酸鹽水泥，普通硅酸鹽水泥養護時間為14天；

b、火山灰質硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、低熱微膨脹水泥、礦渣硅酸大壩水泥、現場摻粉煤灰的水泥養護時間為21天。

在建筑施工過程中，施工人員要注意混凝土的澆筑過程和養護過程，認識到大體積混凝土出現裂縫的原因和危害，及時做好預防措施，在相關的環節要重點控制，降低裂縫的發生率，減少不必要的損失。

參考文獻：

[1]混凝土裂縫產生的原因及控制措施[J].科技致富向導，2010（17）.

[2]大體積混凝土裂縫產生的分析與控制[J].科技信息，2011（08）.