淺析大體積混凝土裂縫的原因、修補及防治措施

孫石青

北京京鐵聯建建筑工程有限公司

淺析大體積混凝土裂縫的原因、修補及防治措施

孫石青

北京京鐵聯建建筑工程有限公司

大體積混凝土的定義為：混凝土結構物實體最小尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預計會因混凝土水化熱導致有害裂縫產生的混凝土。隨著經濟的發展，高層建筑、超高層建筑、各種混凝土大壩、大型橋梁的大量出現，使得混凝土構件的體量越來越大，出現各種大體積混凝土結構。混凝土強度及其組成材料決定了大體積混凝土的抗拉強度，因此為確保大體積混凝土質量就必須要選擇優質的原材料。對此，本文就大體積混凝土施工裂縫的控制進行簡單的分析與思考，并提出一些可供參考的意見與措施。

大體積混凝土；裂縫；修補

新時期，現代工程數量與日俱增，工程設計與施工材料等日新月異。其中大體積混凝土憑借自身優勢，在現代工程建設中運用日漸廣泛，成為新起之秀。但是，基于混凝土材料特性，以及受到其他因素影響，裂縫時常降低工程質量，對裂縫進行控制與處理迫在眉睫。

1 大體積混凝土定義

在《普通混凝土配合比設計規程》(JGJ55－2011)中，大體積混凝土的定義為：“混凝土結構物實體最小幾何尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預計會因混凝土中膠凝材料水化引起溫度變化和收縮而導致有害裂縫產生的混凝土”。在大型橋梁、高層建筑、水利大壩等工程中，大體積混凝土結構應用十分廣泛，在施工和養護過程中，大體積混凝土會因各種原因產生裂縫，影響結構的力學性能，造成混凝土的質量問題，嚴重的還會導致安全事故。因此，防止施工中出現有害裂縫是大體積混凝土施工的關鍵問題。大體積混凝土裂縫按深度不同，可分為表面裂縫(危害性較小，但影響結構外觀)、深層裂縫(部分地切斷了結構斷面，影響結構耐久性)和貫穿裂縫(切斷了結構斷面，破壞結構的整體性和穩定性，危害性較大)三種。

2 裂縫產生的重要因素

(1)混凝土特性。針對所有混凝土而言，體積收縮是其自身具有的特性。由于混凝土是一種混合材料，水泥、骨料、外加劑等是構成的主要成分，選用不同的原材料，以及按照不同的比例進行配置，都會改變混凝土的特性，不僅是體積收縮特性，同時也會改變抗拉強度。當骨料含量較高，水泥種類具有較高細度時，開裂現象越易產生。

(2)溫度效應。大體積混凝土裂縫的產生，有80%左右是與溫度有關的，該類裂縫又被稱為溫度裂縫，引發溫度裂縫的原因較多，現將常見的幾類加以概述：其一，混凝土澆筑后，早晚環境溫度發生變化，致使混凝土內外溫差大，混凝土表面形成拉應力造成裂縫產生。其二，混凝土中水泥發生膠結硬化，在此過程中會產生水化熱，致使內外溫差產生，出現裂縫。

(3)施工不當。施工過程中的溫度差是造成混凝土裂縫的主要原因。施工環境溫度過低，容易造成混凝土的抗拉應力大于抗裂能力，溫度過高或者空氣過于干燥，混凝土表面的水分蒸發過快，影響混凝土質量。

3 大體積混凝土裂縫的修補和防治措施

3.1 修補方法

1)表面修補法。表面修補法適用于對建筑安全和結構承載力沒有影響的表面裂縫。施工中常用措施有涂覆法、增加整體面層、壓抹環氧膠泥、環氧漿液粘玻璃網格布和表面縫合等。

2)灌漿法。灌漿法應用范圍十分廣泛，從細微裂縫到大裂縫均可運用，處理效果好。利用加壓設備把漿液注入混凝土裂隙里。常用材料有水泥漿、環氧樹脂、聚氨酯、聚氯乙烯膠泥、塑料油膏等。

3)結構補強法。由于混凝土粉化、疏松、剝落、開裂和鋼筋銹蝕，使結構物裂縫擴展、強度剛度降低、撓度增大，承載力削弱，以致結構物涉險服役，就要考慮采用加固法對混凝土結構進行處理，常用方法有：加大截面法、體外預應力法、外包鋼板法和碳纖維補強法。

3.2 防治措施

1)材料比例需明確。施工大體積混凝土的過程中，施工員首先需要做的就是針對項目認真確認混凝土材料比例，比如主樓、地下室、商場。一般來講，如果混凝土的材料比例準確，那么混凝土不僅能夠抗壓，還能夠防水，同時在很大程度上避免出現滲水問題，進而更好地處理混凝土表面，讓混凝土強度得到強化，在后期施工維護中起著很大的作用。故而施工大體積混凝土時，施工員要不斷確認混凝土材料，然后按照施工情況對混凝土材料比例進行確認，以此在施工中防治混凝土裂縫產生。

2)約束條件需規范。要想提高工程大體積混凝土裂縫防治效率就必須要規范約束條件。施工人員在工程的剪力墻結構和框架結構的設計檢查中需要優化約束條件，并獨立進行科學的思考。施工人員要采取科學的措施對混凝土約束條件進行補充，從而保證混凝土裂縫不會反復出現。混凝土裂縫的防范以及混凝土應力因素的規避都需要通過規范約束條件來實現。

3)完善混凝土養護。積極做好混凝土的養護工作，防止混凝土的水分流失，保證水泥水化反應的正常進行，避免混凝土表面溫度突變造成的收縮裂縫。養護的關鍵是控制混凝土內外溫差，保持適當的養護溫度和濕度。(1)降低混凝土內部溫度。在混凝土內部相應位置預埋水管，通入冷卻水，降低混凝土內部溫度。冷卻水的溫度越低，冷卻水與混凝土溫度的溫差越大，冷卻效果越明顯。還可在混凝土內投毛石，大塊石可以吸收熱量，降低混凝土內部溫度，有效控制混凝土開裂。(2)保持混凝土表面溫度。在混凝土表面鋪設保溫材料(如草袋、土工布、塑料薄膜等)，把混凝土散熱過程中的內外溫差控制在20℃以內，并盡可能延長養護時間，拆模后及時回填或再次覆蓋保護。提前埋設測溫探頭，監控混凝土內部溫度，控制好混凝土內外溫差。

綜上所述，大體積混凝土出現裂縫，大都由混凝土特性、結構設計、溫度效應、施工不當等因素造成，其中溫度的影響最大。為此，在對混凝土裂縫進行控制與處理時，需科學選擇混凝土材料，合理進行抗裂設計，嚴格控制混凝土材料溫度，規范工程施工。

[1] 江昔平. 大體積混凝土溫度裂縫控制機理與應用方法研究[D]. 西安建筑科技大學，2013.

[2] 童育林. 大體積混凝土裂縫控制研究[D]. 重慶大學，2004.