大體積混凝土裂縫成因及控制的探討

徐晶

（聊城大學建筑工程學院）

步入21世紀來，大體積混凝土結構被應用的越來越多。混凝土的優點雖然較多，但是在施工過程中會出現不同形式、不同程度的裂紋。構筑物的坍塌破壞都從裂紋開始的，破壞的初始階段是裂紋的擴展。同時，裂紋也會引起滲漏，降低構筑物的耐久性，如脫落面層、銹蝕鋼筋、加劇混凝土凍融循環等。

1 混凝土裂紋

裂紋是固體材料中的一種不連續現象，屬于結構材料強度理論。混凝土是一種由不同材料組成的非均勻體。里面有固體、液體和氣體。當溫度、濕度變化時，在外界荷載作用下，初始應力、初始微裂紋、內擴散、傳質等現象隨時間的變化而變化[2]。裂縫是指混凝土澆筑過程中，由于內外因素（比如天氣等）的影響，在混凝土結構凝固后出現裂縫的現象。裂縫是混凝土結構承載力、耐久性和防水性下降的主要原因。

2 產生混凝土裂紋主要原因

各種因素相互影響，導致混凝土結構出現裂縫，但裂縫的發生主要與施工、設計、材料、環境等因素有關。裂縫產生的主要原因是：

（1）在大體積混凝土水泥的水化過程中，水泥必須放出一定的熱量，水泥的水化熱引起絕熱溫升。它與水泥摻量和水泥在混凝土單位體積中的變化有關，隨齡期的增加呈指數增長。

（2）混凝土溫度越高，澆筑混凝土溫度越高，混凝土溫度越高。混凝土開裂的溫度應力是由混凝土內外溫差引起的變形引起的。

（3）混凝土的收縮變形

混凝土中約80%左右的水分蒸發，水泥硬化需要20%左右的水分。過量水分蒸發會引起混凝土體積收縮（干縮），這種收縮變形不受約束的影響。如果有約束，就會引起混凝土開裂，并隨著齡期的增加而發展。

3 大體積混凝土的裂紋控制措施

為了控制裂紋的開展，應重視控制混凝土溫升，延緩混凝土冷卻速度，減少混凝土收縮，提高混凝土極限抗拉強度。在大體積混凝土中進行溫度監測，采取相應的技術措施，以防止混凝土產生裂紋。

3.1 控制混凝土溫升

（1）選用水化熱較低的水泥降低水化熱，降低混凝土溫升。

（2）采用連續級配粗骨料配制混凝土，可降低耗水量和水泥用量，具有較高的抗壓強度。粗集料以5～40mm礫石為主，細集料應采用粗砂。

（3）在混凝土中加入復合外加劑和粉煤灰，降低了混凝土的耗水量和水泥用量，進一步降低了混凝土的水化熱，降低了混凝土的收縮率，提高了混凝土的性能。

（4）合理控制澆筑溫度，建議最高澆筑混凝土溫度控制在40℃以下。

3.2 降低混凝土降溫速率

（1）保溫、保濕法。混凝土澆筑后，給予合理的保溫養護和保濕養護很重要，可以使混凝土的水化熱降溫速率延緩，以免混凝土表面溫度與中心溫度相差大于規范要求。

（2）降溫法。在混凝土內部預埋水管，通入冷卻水，降低混凝土內部最高溫度，稱為降溫法。冷卻水與混凝土溫度的差值不宜大于22℃，來防止冷卻過程中，冷卻水與周圍混凝土溫差過大產生拉應力。

3.3 減少混凝土收縮值，提高極限拉伸

（1）配合比。采用集料泵送混凝土，在滿足可泵性的前提下，盡量降低砂率。砂率宜為38～45%。坍落度在滿足泵送性的條件下盡量選用小值，以減少收縮變形，拌合物到澆筑工作面的坍落度宜為（160±20）mm。

（2）施工混凝土。混凝土澆筑必須連續施工操作，以保證無施工冷縫、自然澆筑層的混凝土澆筑，每層混凝土控制在60cm左右的澆筑厚度。采用二次振動施工技術，減小混凝土收縮，對大面積板進行敲擊振動，去除表面浮子，進行二次擦拭。

3.4 設計和施工措施設計合理的高程和平面設計，避免界面突變，從而降低約束應力。避免使用高強混凝土，盡量選用低強度混凝土（C20，C25，C30，c35）。為了減小混凝土結構自約束的影響，應在底板外設置大約束的滑動層。φ8@200mm雙向鋼筋網可在混凝土表面加裝，以提高混凝土的抗裂性能。

3.5 溫度實時監測

為了了解大體積混凝土水化熱引起的不同深度溫度場的變化規律，隨時對混凝土內部溫度進行監測。將溫度傳感器嵌入混凝土的不同部位，對施工過程進行跟蹤和監控。

4 結語

（1）混凝土裂縫是混凝土材料中的一種不連續現象。構筑物中的裂紋是不可避免的，應要求其有害程度控制在允許的范圍內。混凝土中存在著的微觀裂紋和宏觀裂紋，混凝土中一般都存在微觀裂紋，而宏觀裂紋是由微觀裂紋發展而來的。

（2）由多種因素相互影響，混凝土結構裂縫主要是由水泥水化熱、外界溫度變化、澆筑溫度、約束條件、收縮變形等因素引起的。

（3）從控制混凝土溫度、降低水化熱、加入適量外加劑、優化設計配合比等方面進行了研究。應采取措施，降低混凝土的冷卻速度，在施工過程中小心維護混凝土，減少混凝土收縮，提高混凝土的極限抗拉強度，提高混凝土的約束程度和局部加固程度，并實時監測施工現場的溫度等。多角度綜合抗裂。