大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析

許偉碩

摘要：混凝土內(nèi)部溫度取決于混凝土本身所貯備的熱能。在絕熱條件下，混凝土內(nèi)部最高溫度為澆筑溫度與水泥水化熱溫度總和。實際施工過程中，由于混凝土內(nèi)部溫度與外界環(huán)境溫度之間存在溫差，并且混凝土四周并不能充分散熱，所以新澆筑的混凝土與周圍環(huán)境之間便會發(fā)生熱能交換。本文從混凝土內(nèi)部溫度分布情況及其變化規(guī)律著手，分析了大體積混凝土施工過程中裂縫產(chǎn)生的原因，并提出相應(yīng)的防控措施。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土;裂縫;原因;防控措施

前 ?言

大體積混凝土結(jié)構(gòu)物施工技術(shù)難度大，容易引發(fā)許多影響使用安全的質(zhì)量隱患。混凝土模板、外界環(huán)境和養(yǎng)護條件等因素都會不斷改變混凝土內(nèi)部所貯備的熱能，并促使混凝土內(nèi)部溫度逐漸發(fā)生變化，表現(xiàn)為“由低到高，再由高到低”的變化過程，混凝土內(nèi)部最高溫度實際上是入模澆筑溫度、水泥水化熱引起的絕熱升溫和混凝土澆筑后的散熱溫度三者的疊加。

一、大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生原因

混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因，主要是溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結(jié)構(gòu)不合理，原材料不合格（如堿骨料反應(yīng)），模板變形，基礎(chǔ)不均勻沉降等，存在的裂縫主要為以下幾種：

1.塑性裂縫

大多的混凝土澆注初期（一般在澆筑后4小時左右）當混凝土本身與外界氣溫相差懸殊，或本身溫度長時間過高（40℃以上），而氣候干燥的情況下出現(xiàn)。屬于干縮裂縫，很普遍?；炷翝仓螅砻鏇]有及時覆蓋，收風吹日曬，表面游離水分蒸發(fā)過快，產(chǎn)生集聚的體積收縮，而此時混凝土早期強度低，不能抵抗這種變形應(yīng)力而導致開裂。使用收縮率較大的水泥，水泥用量過多，或使用過量的粉砂。混凝土水灰比過大，模板過于干燥，也導致這類裂縫出現(xiàn)的因素。

2.干所裂縫

大體積混凝土在平面部位較為多見，但側(cè)面也常出現(xiàn)，一般在混凝土露天養(yǎng)護完畢經(jīng)一段時間后，在表層或側(cè)面出現(xiàn)，并隨溫度和濕度變化而逐漸發(fā)展?；炷脸尚秃?，養(yǎng)護不當，受到風吹日曬，表面水分散失快，體積收縮大，而內(nèi)部溫度變化很小，收縮也小，因而表面收縮變形受到的內(nèi)部混凝土的約束，出現(xiàn)拉應(yīng)力，引起混凝土表面開裂;或者構(gòu)件水分蒸發(fā)，產(chǎn)生的體積收縮受到地基或墊層的約束，而出現(xiàn)干縮裂縫?；炷翗?gòu)件長期露天堆放，表面濕度經(jīng)常發(fā)生劇烈變化。采用含泥量大的粉砂配置混凝土?；炷两?jīng)過度振搗，表面形成水泥含量較多的砂漿層。

3.溫度裂縫

多發(fā)生在施工期間，縫寬受溫度變化影響較明顯，冬季較寬，夏季較細。表面溫度裂縫，多由于溫差較大引起的?；炷两Y(jié)構(gòu)，特別是大體積混凝土基礎(chǔ)澆灌后，在硬化期間水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，使混凝土表面和內(nèi)部溫差很大。當溫度產(chǎn)生非均勻的降溫差時（如施工中注意不夠，過早拆觸模板;冬季施工，過早除掉保溫層，或受到寒潮襲擊），將導致混凝土表面急劇的溫度變化而產(chǎn)生較大的降溫收縮，此時表面受到內(nèi)部混凝土的約束，將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力（內(nèi)部降溫度，受自約束而產(chǎn)生壓應(yīng)力），而混凝土早期抗拉強度和彈性模量很低，因而出現(xiàn)裂縫（這種裂縫又稱為內(nèi)約束裂縫）。但這種溫度僅在表面出較大，離開表面就很快減弱，因此，裂縫只在接近表面較淺的范圍內(nèi)出現(xiàn)，表面層以下結(jié)構(gòu)仍保持完整。

4.不均勻沉陷裂縫

較大的不均勻沉陷裂縫，往往上下或左右有一定的差距，裂縫寬度受溫度變化影響小，因荷載大小而異，且與不均勻沉降值成正比。結(jié)構(gòu)、構(gòu)建下面的地基未經(jīng)夯實和必要的加固處理，混凝土澆筑后，地基因浸水引起不均勻沉降。模板剛度不足，模板支撐間距過大或支撐底部松動，也常導致不均勻沉降裂縫出現(xiàn)。

5.其它施工裂縫

構(gòu)件制作、脫模（或滑膜）等過程中，因各種原因產(chǎn)生的各種裂縫。采用木模澆制的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，澆注混凝土前模板未澆水濕透，模板與混凝土粘接。當模板大量吸水發(fā)生膨脹時，唱沿通長將柱、梁腳（有時在邊部）拉裂。脫模時，受振動過大，使混凝土開裂;成型過程或拆模時受到劇烈震動，也會引起沿鋼筋的總想或橫向裂縫。

二、大體積混凝土裂縫的防控措施

1.科學用料、合理調(diào)配

控制含泥量。根據(jù)結(jié)構(gòu)斷面最小尺寸和泵送管道內(nèi)徑，選擇合理的最大粒徑。選用天然連續(xù)級配的粗集料，使混凝土具有較好的可泵性，減少用水量、水泥用量，進而減小水化熱，以采用級配良好的中砂為宜，通過試驗證明，采用細度模數(shù)2.8的中砂比采用細度模數(shù)2.3的中砂，可減少用水量20kg/m3-25kg/m3，可降低水泥用量28kg/m3-35kg/m3。因而降低了水泥水化熱，混凝土溫度升高和收縮，選用合理砂率對混凝土的可泵性是有所提高的。

控制水灰比?；炷林袚饺胍欢〝?shù)量的優(yōu)質(zhì)粉煤灰。不但能代替部分水泥，而且粉煤灰顆粒呈球狀具有滾動效應(yīng)，起到潤滑作用，可改善混凝土拌合物的流動性、粘聚性、保水性，并且能夠補充泵送混凝土中粒徑在0.315 mm以下的細集料達到占15%的要求，從而改善了可泵性。摻優(yōu)質(zhì)粉煤灰的混凝土后期強度高，在一定范圍內(nèi)60天比28天強度均可增長20%左右。

減少水泥用量。選用水化熱較低的32.5號礦渣硅酸鹽水泥。其早期的水化與同齡期的普通硅酸鹽水泥相比，3天的水化熱約低30%。大體積混凝土引起裂縫的主要原因是水泥水化熱的大量積聚，使混凝土早期升溫和后期降溫產(chǎn)生內(nèi)部和表面溫差。合理地選用水泥是控制溫度裂縫的有效措施。

2.優(yōu)化澆搗方法

大體積混凝土施工段的劃分及澆筑順序應(yīng)根據(jù)具體工程結(jié)構(gòu)確定，通常按該工程項目劃分表的單元工程進行劃分?；炷量刹捎没炷吝\輸車運到現(xiàn)場，汽車泵或混凝土輸送泵運送入倉;如采用非泵送混凝土，可用吊機（車）直接布料或搭設(shè)腳手架采用機動車布料。大體積混凝土必須根據(jù)當?shù)刂虚L期天氣預(yù)報，選擇最佳天氣條件進行澆筑，應(yīng)盡量安排在低溫時段澆筑，以最大限度降低混凝土的初凝溫度。在澆筑過程中， 應(yīng)遵循“同時澆搗、分層推進，一次到頂， 循序漸進”的成熟工藝。振搗時重點控制兩點，即混凝土流淌的最近點和最遠點， 振動點振動時不能漏振，盡可能采用兩次振搗工藝， 以提高混凝土的密實度。

3.加強后期養(yǎng)護

養(yǎng)護是一項十分關(guān)鍵的工作，養(yǎng)護主要是保持適宜的溫度和濕度，以便控制混凝土內(nèi)表溫差，促進混凝土強度的正常發(fā)展及防止混凝土裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。根據(jù)工程的具體情況，應(yīng)盡可能多養(yǎng)護一段時間，拆模后立即回土或覆蓋保護，同時預(yù)防近期驟冷氣候影響，以控制內(nèi)表溫差，防止混凝土早期和中期裂縫。養(yǎng)護用水的溫度應(yīng)與現(xiàn)場測得的混凝土表面溫度接近，以免人為造成混凝土表面產(chǎn)生溫度梯度，進而出現(xiàn)裂縫。大體積混凝土的養(yǎng)護，不僅要滿足強度增長的需要，還應(yīng)通過溫度控制，防止因溫度變形引起混凝土的開裂。溫度控制就是對混凝土的澆筑溫度和混凝土內(nèi)部的最高溫度進行控制。

三、結(jié)束語

雖然學術(shù)界對于混凝土裂縫的成因和計算方法有不同的理論，但對于具體的預(yù)防和改善措施意見還是比較統(tǒng)一，同時在實踐中的應(yīng)用效果也是比較好的，具體施工中要靠我們多觀察、多比較，出現(xiàn)問題后多分析、多總結(jié)，結(jié)合多種預(yù)防處理措施，同時應(yīng)做好充分的施工準備、加強現(xiàn)場協(xié)調(diào)與組織管理，混凝土的裂縫是完全可以避免的。

參考文獻 ：

[1]葉琳昌，沈義.大體積混凝土施工[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1987.

[2]段崢.現(xiàn)澆大體積混凝土裂縫的成因與防治[J].混凝土，2003（8）.

[3]彭圣浩.建筑工程質(zhì)量通病防治手冊.1987.