大體積混凝土的廣泛應(yīng)用及裂縫產(chǎn)生原因、控制措施

楊佩東

摘要：隨著國內(nèi)建筑市場日趨成熟，大體積混凝土目前正在建筑施工中廣泛的應(yīng)用，不過大體積混凝土裂縫問題，一直出現(xiàn)在每一個施工項目上，嚴重影響大體積混凝土質(zhì)量和壽命，本文對裂縫產(chǎn)生的原因和控制裂縫的方法進行論述。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土裂縫、產(chǎn)生原因、控制措施

大體積混凝土結(jié)構(gòu)定義：指混凝土結(jié)構(gòu)物的實體最小幾何尺寸不小于1m 的大體量混凝土，或者說雖實體最小尺寸不足 1m，但是預(yù)計混凝土中的膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土。

目前大體積混凝土廣泛應(yīng)用于施工領(lǐng)域，包含高層樓房基礎(chǔ)、大型設(shè)備基礎(chǔ)、水利大壩、隧道基礎(chǔ)、高架橋基礎(chǔ)等等，關(guān)于混凝土裂縫問題一直是困擾施工技術(shù)人員的問題，只有通過施工方案、原材料方面控制、混凝土攪拌站實驗室控制等多方面進行把控，裂縫只能有效控制，但無法避免。混凝土裂縫主要影響的是結(jié)構(gòu)安全性和耐久性。

一、大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

經(jīng)過建筑前輩們堅持不懈的研究和實驗，對混凝土裂縫產(chǎn)生的原因進行了總結(jié)，可以匯總以下幾項：

1、水泥水化熱影響，是混凝土產(chǎn)生裂縫最主要因素?；炷劣不^程中會釋放大量熱量，而大體積混凝土體積較大，內(nèi)部溫度較高，溫度無法及時排除，積累在基礎(chǔ)內(nèi)部，造成混凝土內(nèi)部與混凝土表面溫差較大，產(chǎn)生溫度應(yīng)力和溫度變形，當該應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度時，導致混凝土開裂，就會產(chǎn)生表面裂縫。

2、約束條件的影響。澆筑大體積混凝土時，其內(nèi)部產(chǎn)生的水化熱會使混凝土的溫度升高，由此產(chǎn)生的變形可能會受到已有結(jié)構(gòu)或模板的約束，從而產(chǎn)生約束應(yīng)力。在混凝土澆筑完成后，溫度的上升會使混凝土產(chǎn)生的膨脹變形，周邊的約束會使其內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力。而當混凝土水化反應(yīng)減慢，溫度下降時，又會在其內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，當其超過混凝土的當時的抗拉強度時，其內(nèi)部會出現(xiàn)垂直裂縫。

3、混凝土收縮裂縫?；炷了苄允湛s裂縫發(fā)生在降溫階段，硬化之前， 混凝土的體積隨溫度不斷減小而產(chǎn)生收縮，同時混凝土的硬化過程也是混凝土內(nèi)部膠質(zhì)體的膠凝過程，這樣使大體積混凝土產(chǎn)生硬化收縮。當收縮應(yīng)力大于當時的混凝土極限抗拉強度，就會在混凝土中產(chǎn)生收縮裂縫，這種裂縫有時會成為貫穿全斷面的結(jié)構(gòu)性裂縫，給結(jié)構(gòu)帶來質(zhì)量隱患，因大體積混凝土體積特大，使整體的收縮量變得尤為可觀，會在邊界約束處或其他對混凝土的變形起限制作用的區(qū)域，產(chǎn)生附加應(yīng)力，引起開裂。

4、混凝土原材料不合格或者未按照設(shè)計要求使用。其中包括水泥的選擇安定性不合格，水泥未采用低水化熱水泥，砂子含泥量高，采用級配良好的骨料，級配越好，孔隙率越低，需要的水泥用量就會減少，產(chǎn)生的水化熱也會降低。

5、人的因素引起的裂縫。施工人員未按照施工方案澆筑混凝土，其中主要包括澆筑順序，每層的澆筑厚度，推移方式等。還與施工人員的振搗棒振搗和混凝土澆筑完成后的養(yǎng)護有關(guān)系，因為施工人員操作不當，大體積混凝土也會產(chǎn)生裂縫。

6、地基的不均勻沉降引起的裂縫。由于大體積混凝土跨越的地表面積很大，地基的不均勻性也會隨之增大，又加上大體積混凝土在基底產(chǎn)生的附加應(yīng)力非常大，所以極易引起地表的不均勻沉降，從而在混凝土中產(chǎn)生沉降裂縫。

二、預(yù)防大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的各項措施。

1、混凝土原材料的選擇有著關(guān)鍵性因素。

（1）優(yōu)先選用低水化熱的礦渣硅酸鹽水泥，大體積混凝土因體積過大散熱性不好，采用低水化熱水泥，在混凝土硬化過程中，產(chǎn)生的熱量減少，可有效控制裂縫的產(chǎn)生。在保證混凝土設(shè)計強度等級的前提下，向混凝土中添加適量粉煤灰，用來代替水泥，降低水灰比，減少水泥用量，水泥細度會顯著影響水化反應(yīng)的速率，即影響水化反應(yīng)中的放熱速率，所以應(yīng)選擇細度相對適中的水泥。

（2）選擇級配良好的骨料，在選擇骨料時候，選擇膨脹系數(shù)小、表面清潔、級配良好的骨料，控制砂子含泥量，不合格的砂子嚴禁使用，一般采用中砂。

（3）適當選用高效減水劑和引氣劑，減少大體積混凝土單位用水量和膠凝材料用量，提高混凝土各項性能，有效控制裂縫的產(chǎn)生。

2、施工工藝有效控制裂縫。

（1）按照施工方案執(zhí)行，嚴格控制混凝土澆筑順序、控制每層澆筑厚度、澆筑推移方式等，體積過大時宜采用跳倉法施工，減小外應(yīng)力和溫度應(yīng)力，同時也有利于散熱，降低混凝土內(nèi)部溫度。

（2）控制混凝土入模溫度，降低拌合水溫度，骨料用水沖洗，覆蓋降溫，入模溫度不宜大于30°C，最大溫升值不宜大于30°C，混凝土內(nèi)部與混凝土表面溫差值不宜大于25°C，混凝土表面溫度與大氣溫度不宜大于25°C，相鄰兩點溫差值不宜大于25°C，降溫速率不宜大于2°C/d。

（3）在基礎(chǔ)內(nèi)埋置冷卻水管，通過冷水循環(huán)，將混凝土內(nèi)部的熱量帶走，強制降低混凝土水化熱產(chǎn)生的溫度。

（4）大體積混凝土在初凝之前宜采用二次振搗工藝，使混凝土更加密實，同時增加混凝土與鋼筋的握裹力，澆筑面應(yīng)及時進行二次抹面處理，有效控制表面裂縫。

（5）及時對混凝土覆蓋保溫、保濕材料，根據(jù)施工季節(jié)和大體積混凝土測溫數(shù)據(jù)隨時調(diào)整養(yǎng)護方式。

3、設(shè)計措施控制裂縫。

（1）精心設(shè)計混凝土配合比，在保證混凝土具有良好工作性的前提下，生產(chǎn)出高強、高韌性、中彈、低熱和高抗拉值的抗裂混凝土。

（2）增配構(gòu)造鋼筋，提高結(jié)構(gòu)整體的抗裂性能。宜采用小直徑、小間距的配筋方式。

（3）避免結(jié)構(gòu)突變產(chǎn)生集中應(yīng)力。在易產(chǎn)生集中應(yīng)力的薄弱環(huán)節(jié)采取加強措施。

（4）在易裂部分設(shè)置暗梁，提高該部位配筋率，提高混凝土抗拉極限強度。

（5）在結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)充分考慮施工時候的氣候條件和基礎(chǔ)沉降，合理設(shè)計后澆帶、變形縫等措施。

結(jié)束語：

雖然大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因非常多，同時針對裂縫產(chǎn)生的原因都有相應(yīng)應(yīng)對措施，我相信隨著科學的進步，建筑科研的一線人員，一定會攻破難關(guān)，研究出更多的新型材料來控制裂縫，同時施工過程中做好施工過程管理工作，一定能有效控制混凝土裂縫問題。在未來的建筑市場，大體積混凝土是不可替代的，我們只能選擇創(chuàng)新，利用科學，加強管理，多個環(huán)節(jié)共同來控制，希望有一天混凝土永不出現(xiàn)裂縫。

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