大体积混凝土裂缝成因及其防治措施分析

摘要：大体积混凝土裂缝控制是混凝土中比较常见且难以防治的结构病害。为此本文通过研究分析土木工程施工中大体积混凝土裂缝的形成成因，并对预防混凝土裂缝提出和建议，仅供参考。 关键词：大体积混凝土 裂缝成因 防治措施 1 概述

随着社会的发展和科技的不断进步，与人类密切相关的各个领域都有了里程碑式的跳跃，在建筑领域，近年来，混凝土在土木工程施工建设中的地位日趋显要，混凝土结构和钢结构已经基本取代了砖混结构，并且由于城市规模的不断扩大、人口的不断增加和严重的土地稀有化趋势，结构本身也趋于庞大。美国混凝土学会给出的关于大体积混凝土的概念：所谓大体积混凝土是指对于现浇混凝土，必须解决水化热以及由水热化引发的体积变形问题，进而减少开裂影响，符合上述条件的混凝土即为大体积混凝土。由定义可引伸出混凝土裂缝问题。长期以来，裂缝问题始终是混凝土施工中常见的技术问题。混凝土构件一旦出现裂缝，结构的承载力和耐久性会随之削弱，重则影响建筑物的安全使用。施工单位尝试了很多防止裂缝的方法，但治标不治本，混凝土裂缝现象仍时有出现，大体积混凝土的裂缝问题尤为突出。因此，大体积混凝土裂缝防治问题已是建筑界的焦点问题。 2 混凝土裂缝的成因

根据裂缝成因，可将其分为两类，一类是由外荷载引发的结构型

裂缝，另一类是由受力变形变化引起的材料型裂缝。其中，材料型裂缝成因包括四点：

2.1 浇筑混凝土时。水泥在灌注混凝土时会释放大量水化热，受混凝土导热性的影响，水化热在构件内部进行了大量的积聚进而导致温度不断升高，在构件内部与构件外部形成温度差，进而在构件的表面出现拉应力，随着拉应力的逐步增大，当超出混凝土本身的抗拉强度的极限时，就会在构件的表面产生裂缝。

2.2 混凝土在后期硬化过程中，随着温度的逐渐降低，在受到老混凝土约束的影响，在新浇筑混凝土构件的内部会出现拉应力。另外，随着外界环境气温的下降，拉应力也会出现在混凝土的表面，当混凝土的抗裂能力小于这些拉应力的合力时，混凝土构件便会出现裂缝。

2.3 当混凝土内部和表面的湿度变化差距较大时，这时混凝土便会形成很大的收缩应力，如果收缩应力超过混凝土抗拉强度的极限时，混凝土构件也会出现裂缝。

2.4 由于混凝土的抗拉强度占抗压强度的1/10左右，所以混凝土属于脆性材料。混凝土由于受到原材料不均匀、水灰比不稳定以及离析现象的影响，导致同一块混凝土中形成不均匀的抗拉强度，在那些抗拉能力较低的部位容易出现裂缝。 3 大体积混凝土裂缝形成的主要防治措施

通过对上述进行分析，温度和湿度变化是材料型裂缝的主要因素。在混凝土施工时，必须严格控制构件内外部温度差以及温湿度

条件，防止构件收缩。具体措施如下：

3.1 水泥的品种选择。在一定程度上，水泥的水化热是造成混凝土内外温度差的主要原因。降低水化热是缩小温度差的有效途径，因此，在生产中对于早期水化热比较高的水泥不宜选择。矿物成分与细度构成水泥水化热的函数，通过对水泥细度模数的调整或优化矿物组成设计来降低水化热。例如，硅酸盐水泥的矿物组成包括：硅酸三钙（c3s）、硅酸二钙（c2s）、铝酸三钙（c3a）和铁相固溶体（c4af）（详见gb175-2007），试验表明：c3a和c3s含量高的水泥水化热偏高。只有严格控制c3a和c3s含量，才能有效降低水化热。低热矿渣水泥、热硅酸盐水泥是施工建设中常用的两种水泥材料。此外，水化热的放热速率与水泥细度也有一定的关联，因此，在水泥活性不变的前提下通过减小水泥的细度进而降低水化热。一项权威的水化热试验研究结果证明：表面积每增加100cm2/g，1d的水化热增加17j/g～21j/g，7d和20d均增加4j/g～12j/g（水泥细度检验试验方法详见gb/t1345-2005）。 3.2 骨料的选择

3.2.1 粗骨料。在骨料的选择上，大粒径的粗骨料往往孔隙率低，水泥掺量少且级配优良，因此宜采用大粒径的粗骨料作为拌合原料。水泥掺量少了，水化热会随之降低，混凝土构件内外温差自然得到控制，相对而言，也能降低裂缝发生的概率。

3.2.2 细骨料。细骨料选择那些级配优良的中砂或中粗砂。总体来说，在孔隙率和总表面积方面中粗砂都比较小，相对能降低水和

水泥掺量，水泥水化热得到控制，从而达到防止裂缝的目的。除此之外，混凝土的收缩变形与砂的含泥量呈正相关，含泥量越大，收缩变形就越大，混凝土构件就容易出现裂缝。鉴于此，在混凝土施工中，最好选用干净的中粗砂作细骨料。 3.3 混凝土浇筑的过程防治

3.3.1 降低水泥用量，调整级配，优化配合比。为了进一步增加混凝土的密实度，提高混凝土的抗渗能力，不断降低收缩值，通过将一定量的粉煤灰掺入到大体积混凝土，借助粉煤灰作为混凝土的掺合料，在一定程度上降低了大体积混凝土的水泥水化热，进而提高了后期混凝土的强度和抗裂能力。

3.3.2 降低混凝土的出罐温度和入模温度。对于拌合物温度的控制，可通过送冷风冷却或加冰拌合两种途径来控制混凝土拌合物出机口温度，新拌混凝土的温度控制在6℃为宜。

3.3.3 振捣控制。在浇筑过程中，振捣工序一定要严格按操作规程操作，做到“快插慢拔”。在振捣过程中，振捣棒上下抽动，使混凝土振捣密实。插点要均匀，插点之间距离控制在500mm，离开模板距离为200mm。采用单一的行列形式，每次移动位置的距离应不大于振动棒作用半径的1.5倍。振捣点时间掌握好，一般控制在20～30s之间，直至混凝土表面泛浆，不出现气泡，混凝土不再下沉为止。在振捣时振捣器不得碰撞钢筋、模板及测温引线等。 在浇筑过程中正确控制间歇时间，上层混凝土应在下层混凝土初凝之前浇筑完毕，并在振捣上层混凝土时，振捣棒下插50mm，以消

除上下两层间的接缝。

3.3.4 浇筑方法和时间控制。对混凝土采用分层式浇注法进行浇筑。为了确保下层混凝土在初凝前充分与上层混凝土贴合，上层混凝土浇筑后采用分层流水式进行振捣，进而使构件的抗剪性、整体性均能达到施工要求。

夏季施工需注意：①不宜在正午高温天气或太阳辐射高的气候条件下开展浇筑施工；②尽量在夜间气温稍低的条件下完成浇筑施工。

3.3.5 混凝土拆模时间控制。在混凝土后期养护阶段，混凝土强度超过设计强度的75%，混凝土的内、外部温差控制在25℃，并且混凝土表面温降范围控制在9℃以内方可进行拆卸模板。 3.3.6 埋设水管，冷水降温。

3.4 外加剂的使用。为了进一步提高混凝土的耐久性和抗裂性能，通过在混凝土中掺入适量的外加剂，在一定程度上避免混凝土发生开裂。总体来说，外加剂在三个方面影响着混凝土收缩开裂性能：

3.4.1 减水剂对混凝土开裂的影响。通过在混凝土中掺入适量的减水剂，在一定程度上提高混凝土和易性、降低水灰比，并且能够增强混凝土的强度，或者在保持混凝土强度条件不变的情况下，降低水灰比或控制水泥掺量，都能对混凝土裂缝起到预防作用。 3.4.2 缓凝剂对混凝土开裂的影响。通过将缓凝剂掺入混凝土，水泥水化热的放热速率大大降低，混凝土放热峰值出现的时间得到

了抑制；通常情况下，混凝土龄期越长，其强度越大，因此，出现放热峰值表明混凝土构件强度已满足预防裂缝的标准。另外，混凝土和易性得到提高，降低了混凝土塌落度造成的损失。 3.4.3 引气剂对混凝土开裂的影响。通过将引气剂掺入混凝土中，混凝土的和易性和可泵性得到改善，构件的耐久性及抗裂性能也得到提升。

3.5 混凝土养护。在早期，对混凝土进行养护，其核心是避免表面失水，同时对早期水化所需的水分起到补充的作用。混凝土浇注完成后，为了确保表面湿润，应及时洒水养护，使混凝土强度稳定增长。养护发生在混凝土浇注完毕12～18h内，连续养护时间不少于28d或设计龄期。 4 结束语

综上所述，裂缝是大体积混凝土结构中常见的一种现象，不仅会降低挡水建筑物的抗渗性能，而且会影响建筑物的承载能力。所以，在设计时应及时采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，在施工过程中严把质量关，做好混凝土早期养护和预防措施，把混凝土的裂缝降到最低，防止危害混凝土构件的裂缝出现。 参考文献：

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[5]尤启俊，何孟浩.外加剂对混凝土收缩抗裂性能的影响[j].混凝土，2004（09）. 作者简介：

李慧慧，男，2004年7月毕业于哈尔滨工程大学土木工程系工 民建专业，工学学士学位，工程师职称，从事招投标管理工作和施工现场管理工作。