大體積混凝土產生裂縫的原因及防止措施的探討

廖述寬

摘? 要： 混凝土作為結構常用的構件材料，由膠凝材料（常用水泥）、砂、石作為集料按一定比例配制與水拌合，經養護硬化而成的一種人造石 材，其優異的力學性能與廉價的原材料廣泛使用于土木工程。混凝土在硬化過程中會因為各種原因產生裂縫，這種裂縫降低了混凝土的構件的結構性、 適用性以及耐久性，大大危害了結構的安全和影響使用性能。作為土木工程從業者，我們應該找出產生這些裂縫的原因，對癥下藥，采取適宜的防止裂 縫措施，提高施工技術水平。

關鍵詞： 大體積;混凝土;裂縫;溫差;水化熱

近年來，我國經濟迅速發展，而社會的發展離不開基礎建設技術的進 步，大體積混凝土越來越多的應用在土木工程的各個領域。大體積混凝土 相對于其他普通體積混凝土構件由于自身的弊端更容易產生裂縫。本文旨 在分析裂縫產生的原因及提出一些目前常見的防止裂縫措施，以便今后施 工中有更多的防止措施選擇，用實踐結果來證實相應措施的可靠性，提高 施工水平，保證施工質量。

1 裂縫的危害

混凝土作為人造石材，成形過程中由于各種原因其內部存在很多微 裂縫。盡管這種微裂縫是基本無害的，但是混凝土在使用過程中會承受荷 載、溫度的影響，導致這些微裂縫連通擴展形成對結構有害的貫通裂縫，? 危及結構安全。裂縫的危害主要表現為降低結構的抗滲性能。環境中的水 份進入混凝土內部，造成鋼筋的銹蝕、混凝土的碳化，影響了混凝土的耐 久性，降低混凝土的承載能力。對于有防水要求構件，會因為裂縫出現滲 水、漏水的現象。從結構安全性上來講，裂縫的出現會影響結構承載力和 使用安全性。

2 產生裂縫的原因

2.1? 內外溫差引起的裂縫

混凝土的硬化過程就是其膠凝材料（常用水泥）的固化過程。水泥在 凝結硬化過程中會放出熱量，稱為水化熱。這些熱量會導致混凝土溫度升 高。溫度高本不會影響混凝土最終強度，但是通常下構件周邊環境溫度較 低，低于了水化熱給混凝土提升的溫度，導致混凝土表面的溫度散熱快，? 內部散熱慢，從而內部溫度高于外部。混凝土也具有熱脹冷縮的性質，溫 差過大導致混凝土外部收縮、內部膨脹，內部產生的拉應力大于混凝土表 面的抗拉強度，產生了由于溫差形成的裂縫。

2.2? 水份蒸發引起的裂縫

在混凝土硬化過程中，只要環境相對混凝土濕度低于100%，混凝土表 面的水分就會蒸發導致失水，失去水分后內部形成微細孔，這些微細孔可 能會讓形成的裂縫更易貫通。另外混凝土的表面蒸發過快，導致表面體積 縮小速度大于內部，自然表面產生了收縮裂縫。

2.3? 荷載引起的裂縫

根據設計要求，部分構件允許出現規定范圍內的裂縫，不會影響結構 安全。但由于設計考慮不周全、偶然荷載過大、使用不當等都會引發混凝 土裂縫，裂縫過大超過設計允許限制，勢必影響結構安全。

2.4? 凍脹引起的裂縫

混凝土在凝結過程的初期，內部有很多自由水。當混凝土構件在低于 零度環境中使用時，這些自由水會結冰導致體積膨脹，引發混凝土內部膨 脹應力，產生裂縫。尤其是在混凝土初凝階段處于低溫環境，可能會降低 結構齡期后強度的30%以上。

2.5? 施工澆筑振蕩不足

大體積混凝土的澆筑過程中，如果其振搗方式不當，產生漏振、過 振的現象，都會影響混凝土的密實性和均勻性。這樣的混凝土內部缺陷過 多，對混凝土的承載力、耐久性的影響的效果非常大，會誘發和加劇很多 種裂縫。

3 采取的控制裂縫的措施

合理設置施工縫。實踐證明，大體積混凝土選擇合理的施工方案對控 制裂縫最為有效。如果結構允許，盡量采用預留施工縫的方式讓大體積變 成小體積。如果是較長的大體積混凝土，可以在垂直與長向設置施工縫，? 其他混凝土盡量將分隔縫設置在截面變化的位置或者受力較小的部位，控 制一次澆筑量。正確振搗混凝土。振搗棒要快插慢拔，每次插入的振搗 時間為20-30秒為宜，要注意觀察混凝土不再顯著下沉，且無氣泡才能換一下個點。振搗時間也不宜太久，太久的振搗會導致混凝土沙子和石子離 析，石子下沉，沙子上浮，影響混凝土質量。當采用分層澆筑時，振搗器 應插入下層混凝土10-20cm ，加強上下層的結合密實。設置冷卻水管。結 構允許的情況下，可在混凝土內部設置冷卻水管，通入循環冷卻水，采用 物理降溫的方式降低混凝土在硬化過程中的內部溫度，讓內外溫差控制25 度以內。合理養護。既然混凝土表面溫度降溫快，水份散失快，我們可以 采用物理方法對混凝土進行養護。比如在混凝土澆筑完成后8小時左右，? 及時覆蓋薄膜。環境溫度低于零度時，可以加蓋保溫毯，防止熱量散失過 快，混凝土中水份結冰膨脹，引起開裂。天氣溫度較高，薄膜覆蓋不便的 可以澆水濕潤。混凝土表面保持濕潤可以讓水泥更好的和水分子發生反 應，保證了混凝土強度。根據規定，大體積混凝土硬化過程中，混凝土表 面與大氣溫差不宜大于20度。二次抹漿。二次抹漿是在混凝土初凝前混凝 土處于硬塑狀態時進行的。它是將混凝土表面通過人為的外力再次抹實提 漿，這樣可以把混凝土表面產生的泌水通道、毛細管道進行抹壓消除。其 主要目的是進一步對混凝土表面找平，減少混凝土的微裂縫，擠壓出表面 的孔隙水，讓混凝土表面應力均勻，減少表面損傷。

4 原材料的控制

選用低水化熱水泥。《 GB? 50496-2009大體積混凝土施工規范》規 定：大體積混凝土施工所用水泥其3天的水化熱不宜大于240kj/kg， 7天的 水化熱不宜大于270kj/kg。大體積混凝土一般采用中低熱硅酸鹽水泥、礦 渣水泥、粉煤灰水泥等。這類水泥的特性是低水化熱，在混凝土凝結硬化 過程中，產生較小的熱量，內部溫度提升相對較小，避免了由于內外溫差 產生的溫度裂縫，改善了混凝土的抗裂性能。降低水灰比。既然水泥反應 會產生熱量最終導致混凝土的開裂，那可以從減少混凝土中水泥的用量入 手來控制裂縫。在進行混凝土配合比設計的時候，在保證混凝土強度前提 下盡量降低水泥用量。規范要求，大體積混凝土拌合水量不宜大于175kg/ m3，水膠（灰）比不宜大于0.50。必須控制用水量，用水量大，混凝土的 收縮也大，更易開裂。另外，水灰比對混凝土的耐久性。降低混凝土入模 溫度。在夏季施工期間，可以降低混凝土原材料砂、石溫度后再進行拌 制。例如事先對砂、石進行澆水降溫，或者采用低溫水來拌制等以此來降 低混凝土入模溫度。選用連續級配的碎石骨料。連續級配的骨料可以減少 混凝土的孔隙率，提高混凝土的強度，改善混凝土的和易性，減少了漿體 體積。漿體少了，自然混凝土的水泥用量也少，減少了水化熱帶來的不利 影響。

本文主要論述了大體積混凝土結構產生裂縫的原因并提出了作者自己 總結的防范措施。大體積混凝土裂縫的防止是全方位、全過程的，從前期 材料選用、混凝土配合比的設計，到施工期間運用合理的施工方案，再加 之后期的養護，每個環節都直接影響混凝土的質量。由于本人認知有限，? 不能更加細則的推敲裂縫產生的原因，其中很多防范措施也是經驗所得，? 所以大體積混凝土裂縫防止的研究工作還得繼續。

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