大體積混凝土裂縫及其防治措施淺析

朱婧 狄欣

摘 要：大體積混凝土在工程領域得到了廣泛應用，但是實際應用過程中，這種大體積混凝土的澆筑易產生裂縫，會威脅到工程的整體安全。因此本文主要針對大體積混凝土的裂縫問題進行了探討，具體分析了裂縫產生的原因，并針對性的提出了預防措施。

關鍵詞：大體積混凝土；裂縫；工程實例

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.085

1 大體積混凝土及其裂縫概述

所謂大體積混凝土，指的是體積很大且需要現場澆筑的混凝土，由于其外形尺寸非常大，因此在澆筑過程中必須采取相對應的措施以預防水泥水化熱以及伴隨發生的體積變化。大體積混凝土的特點是結構實體尺寸較厚，實體混凝土的用量較大，工程條件復雜（大部分為鋼筋混凝土地下結構），施工技術要求高，水泥水化熱容易使結構產生溫度變形。大體積混凝土的裂縫有不同的類型，依據裂縫的深度，可以將大體積混凝土分為表面裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫。所謂表面裂縫，一般在危害混凝土整體結構性能方面很小，裂紋出現在混凝土結構的表面或局部的轉角處，深層裂縫部分地切斷了結構的斷面從而給結構造成不同程度的影響；貫穿裂縫由于切斷了結構的斷面，所以對結構的整體性造成一定危害。

2 大體積混凝土裂縫的原因分析

大體系混凝土裂縫的產生主要包括以下幾個方面：

（1）水泥水化熱。所謂水泥水化熱，指的是在混凝土所用水泥水化時，會產生大量的熱量，而對于大體積混凝土而言，其斷面有一定的厚度阻礙熱量的損失。由于混凝土的初期強度及彈性模量都很低且導熱性能較差，所以，混凝土對急劇溫升產生變形的約束力并不大，使溫度應力也會相應的變小。隨著大體積混凝土使用年限的不斷增加，彈性模量及強度也會逐漸增高，其內部降溫收縮的約束力越來越大，當混凝土的抗拉強度不能抵抗這種拉應力時，混凝土便出現裂縫。

（2）收縮裂縫。收縮裂縫的具體類型如下：1）塑性收縮。混凝土澆筑后發生泌水沉實過程，許多規范均規定，在澆筑整體梁板或梁柱時，需要在柱或梁澆筑完畢后停頓1h～2h，待梁或柱混凝土沉實穩定后，再繼續澆筑板或梁的混凝土，這種新澆筑混凝土體積減小的現象我們叫做早期收縮或塑性收縮；2）干縮。隨著混凝土慢慢結硬，其表層的水分也逐漸蒸發，內部的溫度慢慢降低，混凝土的體積也會減少，由于混凝土表層的水分蒸發快，而內部的蒸發慢，就均在表層收縮大而內部收縮小的情況，即收縮不均勻，由于內部的收縮會阻礙表層的收縮，所以表層的混凝土承受一定的拉力，當所承受的拉力超過抗拉強度時，就會產生裂縫，這種裂縫即使干縮裂縫；3）自生收縮。在混凝土的逐步硬化中，所使用的水泥與水會發生反應，及水化反應，此時也會發生收縮，即自生收縮，自生收縮和外界的濕度沒有關系，它可以是正收貨，也可以是負收縮，比如硅酸鹽水泥混凝土，發生的是正收縮，而礦渣水泥混凝土則發生的是負收縮；4）炭化收縮。炭化收縮指的是由于水泥的水化物與大氣中的二氧化碳發生化學反應而引起的收縮。一般而又，只有濕度在50%左右時才有可能發生炭化收縮，而且會隨著二氧化碳的濃度變化而成正比變化。

（3）外界氣溫變化引起的裂縫。混凝土施工過程中，外界氣溫越高使混凝土的入模溫度越高，而氣溫的下降又使混凝土增加了降溫幅度，急劇的降溫會增加混凝土內外的溫度梯度，這對混凝土變形的影響是很大的。具體而言，外界氣溫直接影響著澆筑溫度，外界氣溫如果越高，則大體積混凝土的澆筑溫度也會越高；但若外界溫度降低則又會使得大體積混凝土的內外溫度梯度過大。

3 大體積混凝土裂縫的預防措施

下文將對大體積混凝土裂縫的預防措施進行分析。

3.1 注意原材料的選擇

（1）水泥及外加劑的選擇。首先應采用低水化熱的水泥，采用水化熱低的水泥以降低混凝土的溫度。現有工程中重用的大體積混凝土，一般應優先選用水化熱比較低的水泥，比如礦渣水泥、火山灰及粉煤灰水泥等，如果能夠采取相應的措施使得發熱不會增加的情況下，我們也可以選用一般的水泥。

其次在水泥中可加入粉煤灰，通過加入粉煤灰替代一部分水泥的方式來降低水化熱產生的高溫，有時等量取代20%～30%的水泥90天或1年齡期可以得相等的強度。還可以應用減水劑或高效減水劑，通過加入高校減水劑，可以同時減少用水和水泥用量，減少了水泥的用量也必然會降低混凝土的溫度。

（2）骨料的選擇。骨料除應符合普通混凝土用砂和碎石或卵石的有關質量標準外，應注意以下要求：1）有害雜質：在混凝土的骨料中，經常混入云母、新土以及淤泥等有害物質。2）品種和粒徑：細骨料宜采用粗砂或中砂。3）含泥量：如果大體積混凝土的含沙量過大，不僅使得混凝土的收縮增大，也會使得強度降低，對混凝土的抗裂性產生很大的危害。

3.2 采用合理的施工方法

在大體積混凝土的施工工藝方面，要采取有效的溫控措施，盡可能降低混凝土的入模溫度，合理安排施工。具體可以采取以下措施：

（1）降低混凝土的澆注溫度。依據大體積混凝土的結構尺寸以及其外部環境條件，一般可以采用以下兩種方法來減小溫差。第一種方法是通過埋設冷卻水管，通過冷卻水管中流動的冷卻水帶走熱量來降低混凝土的溫度；第二種方法是采用保溫隔熱材料將混凝土結構包覆起來，以減少混凝土結構的溫差，保溫方法已在現今一些大體積混凝土工程中得到廣泛的應用。

（2）分塊分層澆筑混凝土。由于大體積混凝土結構的水平尺寸越大則其所受的約束也越大，所以一般會根據現有設備的攪拌及澆筑能力來進行分塊分層澆筑，在進行分塊澆筑是要盡量避免斷面的突變，因此不同的端面其溫度變化和干縮均不相同，在斷面的變化處會產生約束。同時采用薄層澆筑，利用層面散熱以降低混凝土溫度，分層厚度一般可以為0.75m～3.0m。分塊分層澆筑有利于削減混凝土最高溫度和內外溫差，也可以減少約束。

4 結論

隨著人們對大體積混凝土裂縫研究的不斷深入，在裂縫的成因和計算方法方面有著不同的理論，但是對裂縫的預防及處理措施方面較為統一，這些方法也在實踐中得到了廣泛的應用，效果良好，在具體的工程實踐過程中，只要我們多觀察，多總結，時候多分析，就可以最大程度地防治大體積混凝土裂縫的產生。

參考文獻：

[1]武衛江.大體積混凝土裂縫的產生原因與預防措施[J].山西建筑，2005，12（23）：25-27.

[2]張磊，魯企造.淺談大體積混凝土澆筑的主要措施[J].科技資訊，2007，9（20）：19-21.

[3]劉冰.淺談大體積混凝土[J].東北公路，2001，1（02）：35-36.

作者簡介：朱婧（1986-），本科，助理工程師。