大体积混凝土裂缝产生的原因及预防措施

刘 竣

哈尔滨工大建设监理有限公司（150001）

大体积混凝土裂缝产生的原因及预防措施

刘 竣

哈尔滨工大建设监理有限公司（150001）

文章结合施工中的具体情况对大体积混凝土裂缝的形成原因进行分析，并提出几点有效的预防措施，旨在提高大体积混凝土的施工质量。

大体积混凝土；裂缝；成因；预防

在大体积混凝土的施工过程中，温度及温度应力会直接影响到大体积混凝土的施工质量，因此在施工过程中应严格控制好这两方面的参数。然而在实际施工过程中，虽然相关的施工人员采取了各种防范措施，仍然无法有效避免裂缝的出现。文章结合实际情况对大体积混凝土裂缝出现的原因作进一步分析，并提出可行性的预防措施，以期为今后相关工作提供经验，提高大体积混凝土的施工质量。

1 大体积混凝土的概念

我国现阶段虽然对大体积混凝土没有明确的标准和定义，但基本上达成了共识，即当混凝土的结构过大时，应采取技术措施解决由于水化热引起的体积变形，最大程度减少开裂影响的混凝土称之为大体积混凝土。根据我国相关文件中的具体规定，混凝土结构物中实体的最小尺寸不小于1.0 m的部分所用的混凝土称之为大体积混凝土。目前，大体积混凝土裂缝主要有两类：第一，结构型裂缝，这种裂缝产生的原因主要是由于在外负荷作用下，结构的主要应力和二次应力引起的裂纹。第二，材料裂纹。这种裂缝的主要原因是温度应力和混凝土收缩引起的裂缝。大体积混凝土的施工周期较长，大部分裂缝是在混凝土施工、浇筑期间产生的，此时设计负荷还没有完全作用在混凝土上，因此大体积混凝土裂缝由外负荷引起的几率较小。

2 大体积混凝土裂缝产生的主要原因

2.1 水泥水化热影响产生裂缝

混凝土灌注后水泥水化产生大量的水化热，使得混凝土内部的温度在水泥水化的作用下迅速上升，通常情况下，每350～550 kg/m3的水泥用量，每立方米混凝土会释放出17 500～27 500 KJ的热量，而在混凝土浇筑完成7 d后混凝土内部会达到最高温度。由于混凝土的导热性及散热条件较差，热量不能快速释放，内部温度不断上升；而混凝土表面散热好，可以通过空气散发，温度的上升幅度相对较小；内部和外部之间的混凝土的温度差异，形成温度梯度，使混凝土产生应力，当应力超过混凝土的抗拉强度，裂缝出现在混凝土的表面。现阶段，大部分工作人员普遍认为水热化引起的混凝土内外温差一旦超过25℃，便会导致大体积混凝土表面出现温度裂缝，如图1。

图1 大体积混凝土裂缝

2.2 混凝土收缩引起的裂缝

混凝土收缩分为干缩、自收缩、塑性收缩等多种类型，而塑性收缩和干缩是混凝土常见裂缝的主要原因。塑性收缩主要指混凝土表面的水的蒸发，没有凝结硬化，处于塑性状态。最后，在不完全凝结条件下混凝土收缩。当施工具有高活性水泥、低水水泥或混凝土开裂特性时，其高温会增加大体积混凝土，而混凝土的泌水率会大幅度降低，同时施工人员没有及时补充混凝土表面蒸发的水分，使得处于塑性状态下的混凝土无法承受拉力，很容易出现裂缝。在混凝土表面出现裂缝后，混凝土内部的水分也随之蒸发，表面裂纹逐渐扩展。干燥收缩是指混凝土在凝结硬化后，环境湿度低于混凝土的湿度，混凝土内部的水分由内向外传递，而从内部转移到混凝土表面的水分会受到空气湿度及温度的影响逐渐蒸发，最终引起收缩，导致混凝土表面出现裂缝。

3 大体积混凝土裂缝的预防

3.1 水泥的合理选择

经过大量试验证明，水泥内的矿物质成分是影响水泥水化热大小及速度的重要因素。因此，施工单位在选择水泥时应选用具有放热量小特点的硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥及火山灰水泥，同时控制每立方米混凝土水泥的用量，通常情况下应控制在400 kg；在满足施工设计及要求的前提下在施工过程中适当使用粉煤灰代替水泥，有利于混凝土水热化并增强混凝土的和易性，还可以为泵送混凝土施工提供便利。此外由于混凝土施工工期较长，无法在短期之内施加设计负荷，相关的施工人员可以将试验混凝土强度的工作向后推迟56 d或者更长，利用混凝土终凝后高强度的特点减少水泥的使用数量，降低水热化[1]。

3.2 控制骨料级配和含泥量

应选用粒径较大的连续级配作为粗骨料。粒径大的粗骨料表面积相对较小，可以有效地降低水泥砂浆包裹粗骨料，以控制水的使用在一定程度上降低水化热，也能有效地降低混凝土收缩与泌水。然而粗骨料粒径过大容易引起混凝土离析现象，因此在选用连续级配碎石作为粗骨料时应注意将碎石粒径大小控制在10～40 mm之间，详细级配标准可参考表1。采用中粗砂作为细骨料的主要成分，且将细度模数控制在2.6～2.9 mm之间。在进行大体积混凝土施工的过程中，为提高混凝土的可泵性应采用泵送混凝土，在设计配合比时对混凝土的含砂率进行适当调整。此外，黏土、淤泥会对混凝土造成一定消极影响，例如强度、抗渗能力、抗冻能力等方面，不利于混凝土抗裂。因此施工人员在进行混凝土施工过程中应严格控制好骨料级配以及含泥量，同时还要保证砂石中不得含有有机物质。

表1 各种级配混凝土使用的粗骨料粒径范围

3.3 控制水灰比

在满足具体设计和施工要求的前提下，提高混凝土的水灰比，降低水化热，通常可以将沉淀水泥的比例控制在0.5～0.55范围内，以保证混凝土的强度。此外，还可使用掺加适当外加剂的混凝土，改善混凝土的易性、凝结时间和混凝土延迟时间，延长混凝土的使用时间。

3.4 改善约束条件

在混凝土形状不受限制的情况下，大体积混凝土不会开裂。因此，施工人员应根据工程的具体特点，采取不同的措施减少混凝土的外部约束力，降低混凝土开裂的概率。通常情况下，施工人员可以在大体积混凝土基础地板下设置滑动垫层来降低混凝土外部的约束力，例如在大体积混凝土基础地板下铺设一层油毡隔离板，能有效地降低混凝土基础板与垫层之间的约束力。

3.5 减少水泥用量

在进行混凝土浇筑工作时，可以在大体积混凝土的中央部位抛掷适当数量的毛石，在减少水泥用量的同时还可以吸收并减少水化热，在一定程度上节约了施工材料与资金。

3.6 加强养护

混凝土浇筑工作完成后，相关施工人员应遵循施工方案中的具体要求对混凝土构件进行后期养护工作，根据施工地区的天气环境以及施工现场的空气温度及湿度来确定养护周期，通过浇水、洒水等方式对混凝土进行养护，保证混凝土处于湿润状态。此外，若是采用塑料布覆盖的保护方式，应将混凝土裸露的表面覆盖严密，还要保持塑料布内有凝结水。

4 结语

综上所述，大体积混凝土出现裂缝严重影响了整体结构的外观、耐久性和防水性,具有严重的危害性，因此必须对裂缝加以控制。相关的施工人员应做好温度监测、优化配合比设计、改善施工工艺、提高工艺质量等工作，控制大体积混凝土裂缝的产生及发展。然而在施工过程中仍然要以预防为主，只要这样才能从根本上防止大体积混凝土出现裂缝，保证工程施工质量。

[1]郑强丰.大体积混凝土裂缝的成因及预防[J].江西建材,2016(9):84.