淺談大體積混凝土裂縫產生的原因與控制

明磊

摘要：混凝土滲漏主要是混凝土裂縫造成的，混凝土在施工過程中存在著各種各樣的變形縫、接茬縫等，同時，混凝土的自身缺陷使其內部存在著空隙和細微裂縫，這些都能造成混凝土滲漏。

1、裂縫產生原因

（1）溫差裂縫。大體積混凝土結構一般要求一次性整體澆筑。混凝土結構在澆筑初期，由于水泥水化過程中散發出大量熱量，升溫速度很快，混凝土內部升溫值一般在3d—5d內產生，3d內溫度可達到或接近最大溫升，一般可達到55°C-59°C，此后趨于穩定并開始降溫。但由于混凝土體積大、導熱性能差，混凝土內部溫度聚集在結構物內長期不易散失，在溫度迅速升高階段，由于混凝土內、外散熱條件不同，形成溫度梯度。表面受拉，內部受壓，而此時混凝土齡期短，抗拉強度很低，當應力超過混凝土抗拉強度時，混凝土表面就產生裂縫；混凝土降溫階段，由于逐漸降溫而產生收縮，再加上混凝土硬化過程中，由于混凝土內部拌和水的水化和蒸發以及膠質體的膠凝等作用，促使混凝土硬化時收縮，溫差變形加上體積收縮變形在基底、承臺、模板或結構本身的約束作用下，在結構體中央斷面產生內部拉應力，當該拉應力超過混凝土的抗拉強度時，整個混凝土截面就會產生貫穿裂縫。承臺大體積混凝土的開裂主要是由溫差引起的早期裂縫

（2）收縮裂縫。混凝土的收縮引起收縮裂縫。收縮的主要影響因素是混凝土中的用水量和水泥用量，用水量和水泥用量越高，混凝土的收縮就越大。選用水泥品種的不同，干縮、收縮的量也不同；在大體積混凝土里，即使水灰比并不低，自身收縮量值也不大；但是它與溫度收縮疊力牙到一起咸要使應力增大，所以施工時應將自身收縮作為一項性能指題。自身收縮與干縮收縮一樣，是由于水的遷移而引起，但它不是由于水向外蒸發散失，而是因為水泥水化時消耗水分造成凝膠孔的液面下降，形成彎月面，產生所謂的白干燥作用，導致混凝土體的相對濕度降低，體積減小。

（3）安定性裂縫。安定性裂縫表現為龜裂，主要是因水泥安定性不合格而引起的。

（4）鋼筋施工技術不當引起的裂縫。混凝土沿鋼筋方向出現剝落和細小裂縫，這種情況雖然不是溫度和溫差造成的，但同樣會在結構物表面出現。首先是澆筑混凝土時無工作平臺，施工人員直接觸動鋼筋，造成鋼筋局部變形，形成素混凝土，使混凝土的抗拉能力下降，于是很容易出現無規則交叉混凝土裂紋；其次是鋼筋保護層偏小，混凝土極易被碳化，從而引起鋼筋被銹蝕，而鋼筋生銹是一個體積增大的過程，這種效應使鋼筋外圍混凝土產生相當大的拉應力，誘發了沿鋼筋方向的裂縫；第三是鋼筋間距對裂縫的影響，鋼筋間距偏大，使得鋼筋與混凝土粘結力過小，不能通過粘結力將拉力擴散到混凝土中去，不能有效地約束混凝土的回縮或體積變化。

2、裂縫的防治措施

2.1設計措施

（1）合理設計混凝土的配合比。混凝土配合比設計時，在保證混凝土具有良好工作性的情況下，應盡可能降低混凝土的單位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度；低水灰比）；二摻（摻高效減水劑和高性能引氣劑），一高（高粉煤灰摻量）”的設計準則，生產出“高強、高韌性、中彈、低熱和高極拉值”的抗裂混凝土。

（2）增配構造筋提高抗裂性能，配筋應采用小直徑、小間距。全截面的配筋率應在0.3%～0.5%。

（3）避免結構突變產生應力集中，在易產生應力集中的薄弱環節采取加強措施。

（4）在易裂的邊緣部位設置暗梁，提高該部位的配筋率，提高混凝土的極限拉伸。

（5）在征求設計和監理單位同意下，應充分考慮施工時的氣候特征，合理設置后澆縫，在正常施工條件下，后澆縫間距20-30m，保留時間一般不小于60d。如不能預測施工時的具體條件，也可臨時根據具體情況作設計變更。

2.2施工措施

（1）嚴格控制混凝土原材料的質量和技術標準。選用水化熱低、初凝時間長的礦山水泥，在條件許可的情況下，應優先選用收縮性小或具有微膨脹性的抗裂水泥。減少水泥的用量。在確定混凝土強度及坍落度的情況下，宜用大粒徑骨料、合理的集料級配，并通過摻粉煤灰、緩凝減水劑來減少水泥用量。水泥用量一般控制在300kg/m3以下。骨料在大體積混凝土中所占比例一般為混凝土絕對體積的80%-83%，在選擇骨料時，應選擇線膨脹系數小、巖石彈模較低、表面清潔無弱包裹層、級配良好的骨料。砂除滿足骨料規范要求外，應選用中、粗砂，適當放寬石粉或細粉含量，砂子中石粉比例一般在15%～18%為宜，這樣不僅有利于提高混凝土的工作性，而且可提高混凝土的密實性、耐久性和抗裂性。粗細骨料的含泥量應盡量減少（1%～1.5%以下）。粉煤灰只要細度與水泥顆粒相當，燒失量小，含硫量和含堿量低，需水量比小，均可摻在混凝土叫，使用，混凝土中摻用粉煤灰后，可提高混凝土的抗滲性、耐久性，減少收縮，降低膠凝材料體系的水化熱，提高混凝土的抗拉強度，抑制堿骨料反應，減少新拌混凝上的泌水等。

（2）采用綜合措施，控制混凝土初始溫度。①盡量不要使用剛出廠的水泥。通過摻用高效減水劑減少用水，減少膠凝材料，多摻粉媒灰和礦物摻和料降低混凝土內的水化熱溫度。②通過搭棚遮陽、水冷和風冷降溫骨料降低混凝土入模溫度。夏季最好選擇在夜間施工。③體內埋設冷卻水管和風管、表面灑水冷卻、表面保溫材料保護調整內外溫差，但要防止“過速冷卻”和“超冷”。

（3）加強施工技術管理工作。①混凝土自由下落高度超過2m時，應采用串筒、溜槽或振動管下落，以保證混凝土拌和物不發生離析。②大體積混凝工要分層澆筑，根據工程實際情況分別采用全面分層、分段分層、斜面分層。③振搗混凝土時，應采用二次振搗法，以保持混凝土良好的粘結，提高密實度，并及時排除混凝土表面的泌水。④混凝土盡可能晚拆模，拆模后混凝土表面溫度不應下降15℃以上。⑤加強混凝土的養護，提高早期強度，確保混凝土內外溫差不超過25℃。混凝土應在澆筑完畢后12h（炎夏為2h-3h，干硬性混凝土在1h-2h）內加以覆蓋和養護。采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土，養護時間不得少于7d，摻有緩凝型外加劑或有抗滲性要求的混凝土，養護時間不得少于14d。⑥設置測溫裝置，加強觀測并作好記錄。

（4）控制鋼筋施工不當引起的裂縫。在施工時，一定要搭設工作平臺，避免人員、機械對鋼筋的擾動；要在鋼筋網之間增加橫向、豎向支撐鋼筋，焊接成鋼筋骨架，增加鋼筋骨架的剛度和穩定性，以保證鋼筋位置的準確。

實踐證明，采取這些措施可取得較好的裂縫防治效果。