浅析大体积混凝土裂缝原因及控制措施

王 庆

1 概述

大体积混凝土的裂缝控制问题是一项国际性的技术难题。大体积混凝土常常由于内外温差过大产生温度应力，导致其表面开裂。分析大体积混凝土裂缝产生的原因，对控制其裂缝的出现，提高工程的可靠性和耐久性具有重要意义。

2 大体积混凝土裂缝产生原因分析

混凝土裂缝按产生的原因可分为两类:1)结构型裂缝，是由外荷载引起的，包括常规结构计算中的主要应力以及其他结构次应力造成的受力裂缝。2)材料型裂缝，由非受力变形变化引起的，例如温度、湿度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素所引起，这种裂缝的形成是一个渐进的过程，与环境的变化，约束的状态息息相关。

2.1 硬化前裂缝

下沉收缩缝，在混凝土浇筑后的1 h～2 h内，混凝土在未凝固期间沿钢筋的走向在表面产生裂缝，这是由于混凝土浇筑后收缩下沉引起，在钢筋的上方与其周围的收缩差而发生的裂缝。这时混凝土尚未凝固，在其表面又发现细微张裂，这往往是水分从混凝土表面蒸发而产生。其影响的因素很多，拌和物的用水量、水泥的用量、振捣情况、大气温度及其他一些因素，在夏季高温天气下尤为明显，这时候就要加强浇水养护，保持湿润。

2.2 混凝土的温度应力引起裂缝产生

混凝土硬化初期，水泥水化放出较多的热量，混凝土又是热的不良导体，散热较慢，使混凝土内部温度较外部高，有时可达50℃ ～70℃，这将使内部混凝土的体积产生较大的膨胀，而外部混凝土却随气温降低而收缩。混凝土内部的最高温度大约发生在浇筑后的3 d～5 d，因为混凝土内部和表面的散热条件不同，所以混凝土中心温度高，形成温度梯级，造成温度变形和温度应力，内部膨胀和外部收缩互相制约，在外表混凝土中将产生很大拉应力导致混凝土出现裂缝。这种裂缝的特点是裂缝出现在混凝土浇筑后的3 d～5 d，初期出现的裂缝很细，随着时间的发展而继续扩大，甚至达到贯穿的情况。如何降低施工时期的温度应力，降低混凝土由于水化热开裂，以及体积变化引起的开裂，是大体积混凝土施工技术的关键。

2.3 收缩裂缝

混凝土的收缩分为自身收缩，即水泥水化作用引起的体积收缩与外界湿度无关;塑性收缩，即在初凝过程中发生化学的收缩;碳化收缩，即二氧化碳与水泥水化物发生化学反应引起的收缩、干缩;湿度收缩，即混凝土中多余水分蒸发，随着温度降低体积减少而发生的收缩，其收缩量占整个收缩量的绝大部分。收缩使混凝土的体积变小，在其内部也会产生内应力，当这种应力超过了混凝土的抗拉强度时，也会引起混凝土裂缝。

2.4 不均匀沉降

如果结构物的基础不牢固，发生了不均匀沉降，导致结构变形，也会在其内部引起拉应力而造成混凝土结构开裂。这种情况在日常工作中也会时有发生。

2.5 化学反应引起混凝土开裂

例如碱骨料反应将引起混凝土体积膨胀而产生裂缝。氯离子的浸蚀引起钢筋锈蚀也会造成混凝土开裂。

3 大体积混凝土裂缝的控制措施

3.1 严格控制原材料质量

必须控制好原材料的质量，特别是砂石的质量对混凝土的抗拉强度及收缩变形影响很大。为提高混凝土的抗拉强度而采用级配良好的骨料，并限制砂石中的含泥量。

水泥不同，混凝土干燥收缩也不同，按收缩值排序为:矿渣水泥＞普通硅酸盐水泥＞粉煤灰水泥，所以应尽可能选用水化热低、强度等级高的水泥如42.5的矿渣水泥等。在保证混凝土设计要求的前提下，尽可能降低单位水泥用量。

在混凝土中可考虑掺入一定数量的粉煤灰，这是由于粉煤灰具有一定活性，不但可代替部分水泥，而且因其含有大量微小的球状颗粒，能改善混凝土的后期强度。

因混凝土的裂缝主要是由温度变形和自身收缩引起的，因此在混凝土配比设计时就要在保证混凝土设计要求前提下，尽可能地降低单位水泥用量，减少混凝土的温升值，从而降低以后混凝土的降温幅度，掺入适量缓凝剂，以延缓混凝土温峰产生的时间和降低温峰值。

3.2 温度控制措施

大体积混凝土的温度控制措施，贯穿于混凝土浇捣前、浇捣中及浇捣后三个不同的阶段，每个阶段都有其不同的侧重点，可以从原材料的选择、配合比设计、施工方案设计、养护措施以及工程状况等多方面综合考虑。常用的有以下几种方法:

1)合理设计混凝土配合比，降低水泥用量，优先选用低热水泥，掺加矿渣、粉煤灰等水泥替代物，减少总的水化热;2)采用缓凝剂延迟水化进程，降低温度高峰值;3)通过骨料预冷，冰代替部分拌和水、运输防晒等措施降低混凝土入模温度;4)混凝土浇筑后，通过有效的保温养护来提高表层温度、减小内表温差并控制降温速率，典型如表面蓄热养护法;5)对于厚度大于3 m的大体积混凝土，通过预埋冷却水管，采用循环冷却水养护法。

3.3 保湿保温养护措施

对大体积混凝土加强保温养护，是减少温度裂缝的最有效措施。做好养护工作，采用蓄水方式进行，并在混凝土表面覆盖一层塑料布，一层麻袋片，同时根据温差情况及时对混凝土表面覆盖厚度进行增减。混凝土内外温差及混凝土表面与大气温差均不得超过25℃。当发现内外温差ΔT=25℃时应即刻增加覆盖，当ΔT降至20℃以下时，可拆除部分覆盖，以加速降温，如此反复，应注意速率不大于2℃/d。

3.4 合理组织施工措施

在施工过程中精心安排混凝土施工时间，在高温季节施工时，混凝土浇筑时间尽量安排在16时至次日上午10时前进行，以减少混凝土温度回升。新旧混凝土浇筑间隔时间为5 d～7 d，相邻浇筑坝块高差控制在8 m以内。在加强混凝土质量控制的同时，应积极推广新技术、新材料与新工艺的应用，以减少混凝土的开裂。

4 结语

1)浇筑大体积混凝土，科学合理的选择原材料是保证降低混凝土水化热的根本，而混凝土配合比设计水平的高低是保证混凝土水化热降低的保障。2)做好浇筑前的混凝土最高温度预测和对覆盖材料厚度的计算对混凝土浇筑后的养护工作十分重要，不可低估。3)做好大体积混凝土的测温工作十分必要，测温结果对以后的大体积混凝土施工提供了重要的科学依据，同时，为设计提供了理论根据。4)总之，大体积混凝土施工中，只要能严格管理施工程序，认真做好每一个环节，采用一定的技术手段，控制好混凝土的温度差，确保混凝土质量是没有问题的。

[1]张亚兴.浅谈大体积混凝土裂缝控制[J］.山西建筑，2010，36(12):147-148.