大体积混凝土裂缝的成因与防控

钟 侚

（武汉科技大学 湖北 武汉 430070）

0 前言

大体积混凝土的施工在当今建设领域已非常普遍，由于其截面尺寸及混凝土用量大，在施工过程中，混凝土在其硬化期间会因水泥集中释放出大量水化热，内部温升明显，到后期降温阶段，又会引起较大的温度收缩，由温度升降变化引起的温度应力，是大体积混凝土结构产生裂缝的主要因素。大体积混凝土结构可能出现的裂缝，将会极大的影响结构的安全，必须引起足够的重视进行科学的分析研究，找出有效地措施加以防控，以保证施工质量和结构的安全。

1 大体积混凝土结构裂缝的成因

大体积混凝土温度裂缝产生的原因，一是由混凝土内外温差较大引起的。在混凝土结构硬化期间，由于水泥的水化反应释放出大量的水化热。内部不断地升温，混凝土表面和内部温差较大，混凝土内部膨胀高于外部，使得混凝土表面受到较大的拉伸应力，而由于混凝土早期抗拉强度较低，因而易在表面产生裂缝。这种裂缝只在接近表面的范围内产生，表面层以下的结构仍保持完整。另一种原因，是混凝土在硬化过程中的收缩受到外界的约束引起的。当混凝土的收缩受到外部约束时，其内部必然产生收缩应力，由于在硬化过程中混凝土抗拉强度较低，一旦收缩应力超过其抗拉强度时，将会在混凝土内部产生收缩裂缝，且裂缝一般较深甚至贯穿混凝土结构。

2 大体积混凝土裂缝的防控

大量的研究表明，大体积混凝土结构的温度裂缝是难以完全避免的，如何通过合理、科学的措施防止裂缝的发展才是重中之重，控制混凝土裂缝，必须从裂缝产生的主要原因入手，才能有效地将裂缝控制在允许范围内。一般可以在设计和施工两个阶段进行防控，在设计阶段，对混凝土强度等级、钢筋品种、规格及建筑结构形式等因素，进行统筹考虑。在施工中，采取如掺加外加剂以改善混凝土性能、降低水泥水化热、降低混凝土内外温差、设置变形缝或施工缝等多种手段，来防止混凝土产生有害裂缝。

2.1 优化混凝土配合比，合理选择原材料

水泥标号及用量对混凝土水化热产生的多少具有决定作用。大体积混凝土应优先选用低水化热水泥，如矿渣硅酸盐水泥。混凝土配合比应尽可能减少水泥用量，粗骨料宜选用10-40mm连续级配的碎石，细骨料宜选用中粗砂，同时应避免使用含泥量高的骨料，骨料的含泥量宜控制在1%以内，因骨料含泥量高，会导致骨料表面的粘结力降低，增加拌合物用水量，不仅增加混凝土的收缩，还会降低混凝土的抗拉强度，导致裂缝的产生。在大体积混凝土中掺加粉煤灰或矿粉，不仅能节省水泥用量，降低水化热，同时还能增强混凝土的和易性，表面易抹平形成微膜，减少水分蒸发和干燥收缩，大大提高混凝土的工作性能和可靠性，并能提高混凝土的后期强度。

2.2 提高混凝土的抗裂性能

在混凝土中掺加膨胀剂，混凝土在硬化过程中产生体积膨胀，这部分膨胀能部分或全部补偿硬化过程中的冷缩和干缩。在混凝土中掺入有机纤维、无机纤维、金属纤维等增强材料，可以提升混凝土的抗拉强度。同时，合理配筋也可增强混凝土的抗拉强度，为避免结构突变产生应力集中，在易产生应力集中的薄弱部位采取加强措施，如增配构造筋。当钢筋直径较细、间距较密时，全截面的配筋率应在0.3-0.5%之间，对提升混凝土抗裂能力效果较好。对大体积混凝土工程，中间配筋少，增加一些温度筋，可提高混凝土的抗裂性。

2.3 合理的浇注和后期处理

大体积混凝土需分块、分层次序浇注。其浇注厚度、宽度和长度以及前后浇注的搭接时间均需严格控制，同时要保证搭接时间不超过混凝土的初凝时间。同时还要尽可能的降低混凝土的入模温度，大体积混凝土施工，应尽量选择气温较低的时候进行，采取一定措施降低混凝土入模温度，譬如，在夏季施工中，给搅拌前的骨料搭设遮阳棚，拌制用水采用温度低的凉水。要控制好混凝土的振捣，保证其均匀密实。浇注结束后，要对其表面较厚的泥浆进行处理，用长尺刮平，初凝前用滚筒碾压，再用木抹子搓平压实，闭合混凝土的收水裂缝。大体积混凝土在浇筑完毕后，应保持良好的温湿度和抗风条件，使混凝土在良好的环境下得到养护，具体应使混凝土浇注的里外温差及降温速度满足温控指标的要求，保温养护的持续时间应根据温度应力加以控制，保温覆盖层的拆除应分层逐步进行。在保温养护过程中，应保持混凝土表面的湿润，如采用蓄水法保温养护等。

2.4 加强施工中的温度检测

对大体积混凝土内部各部位进行温度跟踪检测，能够及时准确的掌握混凝土各部位的温度变化，及时采取相应措施降低混凝土的内部温度，保证工程质量。在混凝土浇筑后的1-5天这段混凝土内部温升最快的期间，宜每30分钟读取数据一次，以后数据的读取时间可延长，在浇筑后的6-10天，可每3天读取一次，在浇筑后的21-30天,可每6天读取一次。

3 结语

大体积混凝土裂缝是施工中难以完全避免的现象，裂缝的存在不仅会降低构筑物的抗渗能力，影响其使用功能，也容易引起结构内部钢筋锈蚀及混凝土的碳化，降低材料的耐久性。因此，应充分认识到大体积混凝土裂缝对建筑物的危害性，做到精心设计、精心施工和精心管理，采取切实有效的措施对可能发生的裂缝进行控制和预防，尽力将大体积混凝土裂缝的产生减低到可控的、合理的范围，以保证建筑物和构件的安全。

［1］赵志缙,应惠清.建筑施工[M].中国水利水电出版社，2001.

［2］叶琳昌,沈义.大体积混凝土施工[M].中国建筑出版社，1987.

［3］侯彬.大体积混凝土深度裂缝预防的研讨[J].黑龙江科技信息，2007.