大體積混凝土裂縫產生的原因及控制措施淺析

桑鵬宇

（蘇交科集團檢測認證有限公司，江蘇南京 210000）

0 引言

大體積混凝土一般是大區段、大面積的運用，并且施工的厚度大，契合當下大規模建筑工程需求，因此，大體積混凝土在工程中的運用也愈加廣泛，尤其是在水利相關的工程中。但是，大體積混凝土與普通混凝土都存在裂縫易發的現象，再加上專業的針對性養護做不到位，大體積混凝土的裂縫問題更加嚴峻。將裂縫按照在混凝土上的深度分成三種程度，這三種裂縫不僅會影響工程項目的表面觀賞，還會影響混凝土和建筑工程的使用性，并且增大鋼筋的暴露面積，加深其腐蝕程度，影響工程結構的安全性。另外，對于已經產生的裂縫進行維修，甚至對整個工程項目進行重建無疑是各方面的浪費。因此，研究大體積混凝土裂縫的產生機理，從根本上探尋裂縫的有效控制措施，能夠增強工程結構的整體性和穩定性，并且節約部分的人力財力。

1 大體積混凝土裂縫產生的原因

大體積混凝土裂縫的產生是由多種因素引起的，可以是外界溫濕度的變化，也可以是混凝土本身的材料因素、結構因素等，總結起來，主要原因是以下幾點：

1.1 外界環境溫度濕度的變化

首先是混凝土內外溫差導致裂縫的產生。形成混凝土內外溫差的情況有三種：①混凝土內水泥水化的情況，導致裂縫的產生，這種情況產生的裂縫最為嚴重，會在下面單獨說明；②發生在混凝土凝固定型，脫去模具的前后，這時混凝土表面保溫效應減小，迅速降溫，但混凝土內部溫度無法及時傳導排除，從而形成內外溫差，導致裂縫的產生；③在混凝土內部溫度達到高峰值，但外部卻接近環境溫度，此時的內外溫差也會造成混凝土裂縫。除了混凝土自身內部溫度高，容易與外部形成溫差以外，外界環境溫度的驟降或者溫度在一天里的規律變化，會由于大體積混凝土內部來不及散熱，而形成較大的內外溫差，這種情況常見于日夜溫差大的夜晚[1]。

大體積混凝土除了有熱脹冷縮的性質外，還有濕脹干縮的性質，所以外界濕度的變化也值得進行觀察和控制。當環境的濕度小于大體積混凝土的濕度時，水分會自發地轉移到外部進行補充，在內部就會產生張力，在張力超過一定強度后，就會產生裂縫。由濕度引起的裂縫一般是表面裂縫，這種裂縫對混凝土耐壓能力影響不大，但會對建筑的美觀和混凝土的使用性能產生影響。

1.2 混凝土的收縮裂縫

混凝土未凝固硬化時含有大量的水分，這些水分的80%會隨著混凝土的硬化而揮發散失，這個過程就會引起混凝土體積的減少收縮。混凝土的收縮并不會無限度進行，其會受到一定程度的限制，其內部也就會產生阻止收縮的作用力，該作用力與混凝土的含水量是正相關的，當收縮應力超過限定的范圍，也就是超過抗拉強度，混凝土上就會產生收縮裂縫。這種現象在混凝土中很常見，在大體積混凝土中更加嚴重。可以控制改變與收縮有關的條件，從而達到相應的目的。大體積混凝土中，水量和水泥量的用量在混凝土中所占比例越高，混凝土就越容易收縮，而粉煤灰水泥和一般中低熱水泥這一類水泥也是減少收縮裂縫的水泥品類選擇。

同時，水泥的物理反應和化學反應會影響混凝土內部的含水量，也就會影響自身收縮。水泥在水化時會消耗水分，放出的熱量也會增大水分的蒸發量，混凝土的含濕量降低，這也就是自干燥作用。混凝土水分減少導致其體積減小，也會有力的作用發生改變，同樣的，相應的力的作用達到某個限度，收縮裂縫就會產生。想要減少這種自身的收縮，最需要關注的就是水灰的比例問題，多次實驗發現，當水灰比足夠小時，混凝土的濕度呈現斷崖式下跌，這時混凝土兩種形式的收縮對混凝土的影響各占一半[2]。

混凝土還有一種塑性收縮難以完全避免，是混凝土本身性質和工作環境共同決定的。當凝固的混凝土表面暴露在空氣中、陽光下，表面的水分不可避免地會被揮發喪失，而這時混凝土的粘性低，受到拉力后，就能看到各種裂縫的產生。并且裂縫會加速混凝土內水分揮發，含濕量的進一步降低，于是裂縫加深、加大，形成正反饋。改變水泥的活性、施工時調節水灰比或者維持適合的溫度，可以減少這種塑性收縮。

1.3 水泥水化熱

水泥的水化過程中復雜的物理和化學反應會產生大量的熱，而混凝土在水化時的保溫性較好，這就會導致熱量難以傳導，溫度不斷升高，直到達到最高值。這種情況發生在水泥澆筑初期，在澆筑的3—5d以后，混凝土內部的溫度才有下降的趨勢。在混凝土內外溫差較大時，就會有相應的應力作用，應力與內外溫差成正比例變化，當應力超過一定的范圍時，裂縫就生成了。這種原因產生的裂縫很難完全避免，只能控制調和各種因素，盡量減少其影響，這也是大體積混凝土多種形式裂縫產生的源頭[3]。

1.4 其他原因

大體積混凝土會有不均勻現象，并且本身脆性較強，這是影響混凝土形成裂縫的自身因素。外部環境的影響因素有環境的酸堿性、建筑基礎的不均勻性等[4]。

2 針對大體積混凝土裂縫的控制措施

2.1 原材料的選擇和配比

首先，在水泥的選擇方面注意采用低熱水泥，并且調整礦物組成和顆粒研磨程度，盡量降低水泥中熱量的產生。其次，在配置各種比例的拌合物時，注意減少水分的影響，從而減少水泥的用量，在不斷的實驗和實踐中找到最科學合理的骨料尺寸、砂石的砂率、連稠度等等。最后，大體積混凝土的外加劑與普通混凝土不同，所以在外加劑的選擇中要注重區分。大體積混凝土外加劑相對具有緩凝作用，能夠增大混凝土的導熱性能，提升大體積混凝土內部溫度的降低；引氣作用能夠改善和混凝土內部的結構，增強混凝土對極端天氣的耐久性，同時對混凝土強度的改變不大；高效減水劑的作用是能夠大幅減少水泥的用量，這些特殊的作用能減少水泥水化的速率，從而降低水化放熱和水化吸水速率[5]。

2.2 施工過程中施工措施

在施工初期的水泥的澆注階段在選擇澆注方式時，要注重保證大體積混凝土的結構完整性。可以結合工程實際需要，選擇推移式連續澆注、整體分層澆注又或者是斜面分層推移式澆注，并且在澆注時，注意先從地勢低處開始，沿著長邊的方向，由一端向另一端進行，盡量減少外界地形不均勻對混凝土造成的影響。當然，在允許的情況下，在不降低工程質量的前提下，可以進行同時澆筑。

在混凝土施工中需要進行振搗，常用的振搗工具是振搗棒，并且可以在合理的時間和限度下，進行更加充分的多次振搗，排除在施工過程中在混凝土中形成的氣室，并且減少混凝土內部結構的不均勻性，盡可能防止混凝土沉落，增加混凝土地密實性，提高其抗拉壓強度，從而減少內部結構的破壞，提高混凝土對裂縫的耐受性能[6]。

2.3 大體積混凝土的養護

在大體積混凝土施工完畢之后，要按照普通混凝土的常規養護進行防裂，同時還要進行有針對性的特殊養護，具體的操作可以參考溫控技術措施進行，保證混凝土中的溫度不超過50℃，也就是峰值控制，同時對混凝土內外溫差也進行控制，適當進行外部增溫，保溫養護可以適當調節內外溫差，減少大體積混凝土裂縫的形成。最后，對于養護的時間也有要求，要求持續養護的時間不能小于15d，并且在此期間要對混凝土的各項指標進行常規檢測，保持混凝土表面濕潤，并且對損壞和微小裂紋及時進行維護。

3 結束語

想要大體積混凝土完全不產生絲毫裂縫是難以做到的，但是可以盡量控制，以預防為主，在工程項目的期望使用壽命內減少大體積混凝土裂縫對工程造成的影響。在大體積混凝土工程中從各個方面考慮到裂縫的預防，從裂縫的源頭處分析，從而更好地進行控制。當下，大體積混凝土的運用日益增多，人們需要在一次次的實踐中不斷總結經驗，并且在之后的工程項目中借鑒運用，促使大體積混凝土的選材、配比、施工、運行和養護等方面更加規范。