大體積混凝土開裂的起因及防裂措施

摘 要：大體積混凝土結構的施工技術與措施直接關系到混凝土結構的使用性能，若不能很好的了解大體積混凝土結構開裂的原因以及掌握應對此類問題所采取的相應施工措施，那么實際生產當中就很難保證施工質量。

關鍵詞：大體積混凝土；裂縫原因；防裂措施

裂縫是混凝土結構中普遍存在的一種現象，它的出現不僅會降低建筑物的抗滲能力，影響建筑物的使用功能，而且會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影響建筑物的承載能力，因此要對混凝土裂縫進行認真研究、區別對待，采用合理的方法進行處理，并在施工中采取各種有效的預防措施來預防裂縫的出現和發展，保證建筑物和構件安全、穩定地工作。

1、大體積混凝土裂縫形成原因分析

由于外荷載（靜、動荷載）作用產生的直接應力及各種結構次應力超過混凝土抗拉極限強度時而產生的裂縫。混凝土的抗拉強度很小而抗壓強度很大，因此，在大體積混凝土結構的設計中，一般要求只出現很小的拉應力或者不出現拉應力（如重力壩的設計）。因此，由于外荷載引起的大體積混凝土結構的裂縫很少。收縮變形主要有干燥收縮和塑性收縮變形兩個方面。混凝土在硬化之前，處于的狀態就是塑性狀態，上部的混凝土如果均勻沉降受到限制，當它的垂直方向沒有水平方向減縮難時，其就容易形成一些不規則的塑性收縮裂縫。在大體積混凝土結構中，隨著混凝土結構的大型化及施工速度的加快，結構物產生裂縫的重要原因主要是由水泥水化熱溫度應力引起的。同時，由于傳熱效果差，其厚度、體積均較大，水泥水化產生的熱量聚集在結構物內部長期不易散失，形成較大的溫差和溫度應力。溫度應力和溫差成正比，溫差越大，溫度應力也越大。此外，大體積混凝土施工期間，外界氣溫的升降都會造成過大的溫度應力。這是因為溫度的變化會導致混凝土內外部的溫差，如何控制混凝土的溫度應力、降低混凝土的發熱量是大體積混凝土施工中關注的重點。

2、大體積混凝土施工質量控制要點

由上節分析可知，大體積混凝土材料自身的性能是引起開裂的主要因素，如何采取措施降低混凝土的溫度應力以及收縮應力，是大體積混凝土結構施工中十分重要的課題。在大體積混凝土施工過程中，除了應滿足一般混凝土結構施工中對工作性和強度要求外，還應注重對新拌混凝土的抗裂性要求，即應選取適當的原材料、恰當的配合比、合理的施工工藝來進行溫度控制和收縮控制，從而減小應力防止裂縫發生。

2.1原材料選擇及配合比設計

前已提及，大體積混凝土由于其體積大，表面小，水泥水化熱釋放比較集中，內部溫升比較快，容易造成內外溫差使混凝土產生溫度裂縫，因此在滿足強度要求下應盡量選用較低發熱量的水泥。進行配合比選擇時，在滿足設計及施工工藝要求的前提下，最大限度減少水泥用量，是實現降低大體積混凝土絕熱溫升的關鍵。但在設計強度較高的大體積混凝土工程中，既要求水泥具有高活性，又希望水泥是低發熱的，此時選擇摻有高磨細度礦渣粉的高強礦渣硅酸鹽水泥可同時滿足這兩種要求。混凝土的熱膨脹系數與集料的膨脹系數有關，應選擇熱膨脹系數低的集料，所配制的混凝土熱膨脹系數低，從而降低混凝土的溫度收縮變形。工程實踐告訴我們：選擇粒徑相對較大的粗骨料和細度模數在2.7～3.1的中粗砂，會減少水的用量，有利于水泥用量的減少，還可以減小混凝土的收縮從而減小溫度應力和收縮應力。摻和料用于水泥中大多是可以降低水泥發熱量和延緩發熱時間的，這有利于減緩混凝土的溫升過程。如摻入粉煤灰，由于其早期水化活性較低，水化熱很小，可以有效地降低大體積混凝土的溫峰和溫升速率，但其早期抗拉強度及早期極限拉伸值均有少量降低。因此對早期抗裂要求較高的工程，粉煤灰的摻入量應該少一些，否則表面易出現細微裂縫。有助于混凝土的振動密實和澆筑均勻，改善其和易性，在混凝土中摻入引氣劑或減水劑，對混凝土的抗拉強度和抗裂性能大大提高。

2.2施工工藝

通常情況下，當石子、砂子、水的溫度降低l℃時，混凝土的溫度分別降低0.63℃，0.19℃，0.13℃左右。預冷混凝土最簡易的方法就是冷卻拌和水或在拌和時摻加冰屑。地籠取料是將已篩好的骨料分別堆存，并將出料地籠放在地面以下，利用夏季地溫低于氣溫的特點降低骨料溫度。此外，還可選用水冷法、風冷法和真空汽化法預冷骨料。在冬季施工為了防止混凝土受凍，當氣溫不低于-1℃時，一般只須將水加熱，以滿足出機溫度的要求。當氣溫低于-1℃時，須將水和細骨料加熱，同時加熱粗骨料使其中的冰雪融化，注意最高溫度不宜超過75℃。大體積混凝土澆筑方案主要有三種方式：全面分層、分段分層和斜面分層。為了減少澆筑過程中的溫度回升，應加快混凝土澆筑速度，在最短時間內覆蓋新混凝土。同時應采用臺階式澆筑法，把混凝土澆筑方式從全倉平面改為臺階式澆筑，混凝土層面暴露時間可大大縮短。而冬季施工應減少熱量損失，可采用蓄熱法、暖棚法等方法施工。前已提及，外界環境的溫度和濕度變化會使大體積混凝土產生溫度應力和收縮應力導致裂縫，因此在養護環節應使混凝土的表面保持合適的溫度和濕度，溫度不能太低，濕度不能小，以降低混凝土表面與內部的溫差和干燥收縮，從而防止混凝土裂縫的產生和發展。為此，應根據氣候條件采取控溫措施，并按需要測定澆筑后的混凝土表面和內部溫度，根據具體情況增加或減少混凝土表面覆蓋的保溫層，將溫差控制在25℃范圍內。為了保證新澆筑的混凝土有適宜的硬化條件，防止在早期由于干縮而產生裂縫，大體積混凝土應在澆筑完畢后初凝之前，先覆蓋一層塑料布再覆蓋保溫草簾養護。

3、結束語

大體積混凝土工程施工時，經常出現裂縫，這些裂縫不能根除，在施工時只能進行防治，本文就從大體積混凝土裂縫產生原因和施工進行探討。

參考文獻：

[1]劉偉.大體積混凝土裂縫的原材料控制淺析.中小企業管理與科技，2012

[3]遲陪云.大體積混凝土開裂的起因及防裂措施.混凝土，2013