淺析大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因及防治措施

【摘要】在建筑工程質(zhì)量事故中，混凝土出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象是頻繁發(fā)生的，特別是大體積混凝土出現(xiàn)裂縫。混凝土出現(xiàn)裂縫有很大的危害，可以使鋼筋銹蝕、降低混凝土的耐久性和使用壽命?，F(xiàn)在的科技可能無法根除混凝土裂縫的出現(xiàn)，但工程技術(shù)人員能夠做到的就是采取一些施工防治措施，防止大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的可能，增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性。本文探討了大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因、危害以及防治措施。

【關(guān)鍵詞】大體積混凝土；裂縫；危害；防治措施

1、大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析

混凝土產(chǎn)生裂縫是建筑工程中常見的現(xiàn)象之一，而造成混凝土產(chǎn)生裂縫的原因也很多，包括內(nèi)在因素和外界因素。

1.1水泥水化熱影響

大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的原因就是水泥在水化過程中產(chǎn)生的熱量造成的。由于混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較厚實，密度很大，水泥在水化過程中產(chǎn)生大量的熱量不能快速散到外面，而是聚集在混凝土的內(nèi)部，熱量在混凝土內(nèi)部越積越多，造成混凝土內(nèi)部的溫度升高。水泥水化時產(chǎn)生的熱量在澆筑的一開始比較多，隨著時間的推移，產(chǎn)生的熱量就會越來越少，當(dāng)混凝土內(nèi)部與表面溫差過大時，就會產(chǎn)生溫度應(yīng)力和溫度變形。溫度應(yīng)力與溫差成正比，溫差越大，溫度應(yīng)力越大，當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土內(nèi)外的約束力時，就會產(chǎn)生裂縫。

混凝土內(nèi)部的溫度還與混凝土的厚度及水泥用量有關(guān)，混凝土越厚，水泥用量越大，內(nèi)部溫度越高。此外，在建筑施工過程中，一般都是把大體積混凝土和地基放在一起進(jìn)行澆筑，澆筑過程一開始，混凝土的溫度上升，導(dǎo)致混凝土發(fā)生膨脹現(xiàn)象，會對地基造成一個向下的壓力。在澆筑的后期溫度在下降，而大體積混凝土就會出現(xiàn)體積收縮，會對地基造成一個拉力。混凝土的抗壓能力比抗拉能力強(qiáng)，在受到壓力時可能不會出現(xiàn)裂縫，但在受到拉力的時候，就會出現(xiàn)裂縫。

1.2混凝土的收縮變形

造成大體積混凝土出現(xiàn)裂縫是混凝土體積的收縮，在內(nèi)部產(chǎn)生收縮應(yīng)力，收縮應(yīng)力的產(chǎn)生使混凝土出現(xiàn)裂縫。因為在混凝土的含量中，有大約20%的水是水泥硬化所必需的，而剩下80%的水則需要蒸發(fā)出去。在水分蒸發(fā)過程中，而最初失去的30%自由水分幾乎不引起收縮，隨著混凝土的陸續(xù)干燥而使20%的吸附水逸出，就會出現(xiàn)干燥收縮，而表面干燥快，中心干燥收縮慢。由于表面的干燥受到中心部位混凝土的約束，會在表面產(chǎn)生拉應(yīng)力而出現(xiàn)裂縫。

造成大體積混凝土體積收縮和水泥的種類、混凝土的配料比例以及施工過程有關(guān)。在設(shè)計時，混凝土表層布設(shè)抗裂鋼筋網(wǎng)片，可有效地防止混凝土收縮時產(chǎn)生干裂。

1.3內(nèi)外約束條件的影響

混凝土在早期溫度上升時，產(chǎn)生膨脹受到約束而形成壓應(yīng)力。另外，混凝土內(nèi)部由于水泥的水化熱而形成中心溫度高，熱膨脹大，因而在中心區(qū)產(chǎn)生壓應(yīng)力，在表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。若拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，混凝土將會產(chǎn)生裂縫。

1.4外界氣溫變化的影響

大體積混凝土施工階段，常受外界溫度的影響。因為外界氣溫變化，混凝土的溫度也會因此而發(fā)生變化?；炷羶?nèi)部溫度是水泥水化熱引起的絕熱溫度、澆筑溫度和散熱溫度三者的疊加。當(dāng)氣溫驟降，會大大增加外層混凝土與混凝土內(nèi)部的溫度梯度，產(chǎn)生溫差和溫度應(yīng)力，使混凝土產(chǎn)生裂縫。另外，如果外界環(huán)境溫度過高，大體積混凝土的散熱性能就會變?nèi)酰@種高溫現(xiàn)象持續(xù)時間越長，對大體積混凝土的澆筑就越不利。

1.5混凝土的沉陷裂縫

支架、支撐變形下沉?xí)l(fā)結(jié)構(gòu)裂縫，過早拆除模板支架易使未達(dá)到強(qiáng)度的混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生裂縫和破損。

2、大體積混凝土裂縫分類及造成的危害

雖然大體積混凝土出現(xiàn)裂縫是一個常見的現(xiàn)象，但是會造成一定的危害。大體積混凝土出現(xiàn)的裂縫按深度的不同，分為表面裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫三種。

（1）表面裂縫主要是溫度裂縫，這種危害是最輕的，危害性較小，但影響外觀質(zhì)量。

（2）深層裂縫部分切斷了結(jié)構(gòu)斷面，對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性產(chǎn)生一定的危害。

（3）貫穿裂縫是由混凝土表面裂縫發(fā)展為深層裂縫，最終形成貫穿裂縫。它切斷了結(jié)構(gòu)的斷面，可能破壞結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性，其危害是較嚴(yán)重的。施工中要做好防治措施，防止混凝土出現(xiàn)裂縫特別是貫穿性裂縫的產(chǎn)生。

3、大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的預(yù)防措施

3.1科學(xué)用料，優(yōu)化混凝土配合比

防治大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生，首先要做到對混凝土原材料的控制。在進(jìn)行材料配比時，要遵循科學(xué)用量，既不能少用，也不能多用。

對于水泥的選擇，應(yīng)選用水化熱較低的水泥，以降低水泥水化所產(chǎn)生的熱量，從而控制大體積混凝土的溫度升高。根據(jù)建筑工程斷面尺寸，使用低水化熱的水泥品種，這樣可以保證混凝土的施工質(zhì)量。同時也要優(yōu)化施工配合比，減少澆筑過程中水的使用以及水泥的使用，充分利用混凝土的中后期強(qiáng)度，盡可能降低水泥用量，這樣有效避免水化熱過大。

對于粗骨料的選擇，盡量擴(kuò)大粗骨料粒徑。因為粗骨料越大，級配越好，孔隙充滿越小，比表面積越小，每立方米的水泥砂漿量和水泥用量越少，水化熱隨之降低，對防止裂縫有好處。

對于細(xì)骨料的選擇，施工過程中最好使用級配良好的中粗砂。因為有實驗表明，采用級配良好的中粗砂，可以降低水和水泥的使用。兩者的使用量降低了，水化熱也就相應(yīng)降低了，在一定程度上降低了混凝土出現(xiàn)溫差以及混凝土的體積收縮現(xiàn)象的發(fā)生率。嚴(yán)格控制集料的級配及其含泥量，如果含泥量大的話，不僅會增加混凝土的收縮，而且會引起混凝土抗拉強(qiáng)度的降低，對混凝土抗裂不利。

對于粉煤灰的選擇，其可以取代部分水泥，降低混凝土中水泥的產(chǎn)熱量；但要注意是，粉煤灰比重較小，混凝土振搗時比重小的粉煤灰容易浮在混凝土表面，表面容易產(chǎn)生塑性裂縫，所以在混凝土的施工過程中，要控制好水泥和粉煤灰的比例。在混凝土中加入一定量的粉煤灰，不僅能夠發(fā)揮水泥的效用，而且也可以起到潤滑的作用，對混凝土的性能有一定的促進(jìn)作用。

選用合適的緩凝、減水等外加劑，以改善混凝土的性能，加入外加劑后，可延長混凝土的凝結(jié)時間。對混凝土的抗裂有一定的作用。

綜上所述，選擇合適的材料對于混凝土的抗裂性能是有一定的幫助。

3.2澆筑方法進(jìn)行優(yōu)化

在進(jìn)行大體積混凝土的澆筑過程中，一定的澆筑順序很重要。施工人員可以根據(jù)工程的特殊要求做出調(diào)整，通過優(yōu)化施工方案，達(dá)到最好的效果。（下轉(zhuǎn)120頁）

（上接118頁）在混凝土的澆筑過程中，應(yīng)采取合理的分層、分段施工，保證混凝土澆筑質(zhì)量。利用混凝土澆筑面散熱，可以減少施工中出現(xiàn)裂縫的可能性。選擇澆筑方案時，除應(yīng)滿足每一處混凝土在初凝以前就被上一層新混凝土覆蓋并搗實完畢外，還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)大小，鋼筋疏密，預(yù)埋管道和地腳螺栓的留設(shè)、混凝土供應(yīng)情況以及水化熱等因素的影響，常采用的方法有以下幾種：

（1）全面分層：即在第一層全面澆筑完畢后，再回頭澆筑第二層，此時應(yīng)使第一層混凝土還未初凝，如此逐層連續(xù)澆筑，直至完工為止。采用這種方案，適用于結(jié)構(gòu)的平面尺寸不宜太大，施工時從短邊開始，沿長邊推進(jìn)比較合適。必要時可分成兩段，從中間向兩端或從兩端向中間同時澆筑。

（2）分段分層：混凝土澆筑時，先從底層開始，澆筑至一定距離后澆筑第二層，如此依次向前澆筑其它各層。由于總的層數(shù)較多，所以澆筑到頂層后，第一層末端的混凝土還未初凝，又可以從第二層依次分層澆筑。這種方案適用于單位時間內(nèi)要求供應(yīng)的混凝土較少，結(jié)構(gòu)物厚度不太大而面積或長度較大工程。

（3）斜面分層：要求斜面的坡度不大于1/3，適用于結(jié)構(gòu)的長度大大超過厚度3倍情況?；炷翉臐仓酉露碎_始，逐漸上移。混凝土的振搗也要適應(yīng)斜面分層澆筑工藝，一般在每個斜面層的上、下各布置一道振搗器。上面的一道布置在混凝土卸料處，保證上部混凝土的搗實；下面一道振搗器布置在近坡腳處，確保下部混凝土密實。隨著混凝土澆筑的向前推進(jìn)，振動也相應(yīng)跟上。

在大體積混凝土澆筑過程中，施工人員要及時觀察當(dāng)?shù)氐奶鞖庾兓詈迷诘蜏氐耐饨绛h(huán)境中進(jìn)行施工，盡量避開太陽輻射較強(qiáng)的時間。在施工條件允許的情況下，可以在混凝土內(nèi)設(shè)置水循環(huán)冷卻管道，通過不斷地循環(huán)冷卻水，吸收混凝土的熱量。待冷卻完畢后，冷卻管中壓入同強(qiáng)度微膨脹的水泥漿封閉。在設(shè)計允許的情況下，在混凝土中添加洗凈片石可以減少混凝土及水泥用量，降低水泥水化熱，從一定程度上減少溫度裂縫的產(chǎn)生。

混凝土澆筑完畢后應(yīng)即時清除表面浮漿，并掌握好進(jìn)行二次收面的時間段。二次收面應(yīng)在混凝土初凝時進(jìn)行，過早則效果不明顯，過晚則無法消除裂縫。

3.3后期的養(yǎng)護(hù)保護(hù)措施

大體積混凝土養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵是保持適宜溫度和濕度，控制好混凝土表面的溫度和內(nèi)部的溫度，不能出現(xiàn)內(nèi)外溫差過大的情況。在養(yǎng)護(hù)過程中，最重要的是要做好溫度控制，混凝土養(yǎng)護(hù)階段的溫度控制措施如下：

（1）在養(yǎng)護(hù)過程中對使用水的溫度要進(jìn)行控制，要和混凝土表面的溫度相近，以免造成溫度差。

（2）混凝土拆模時，混凝土的中心溫度與表面溫度之間、表面溫度與室外最低氣溫之間的差值均應(yīng)小于20。C；當(dāng)結(jié)構(gòu)混凝土具有足夠的抗裂能力時，不大于25～30℃。

（3）對裸露的混凝土采用保溫，保溫法是在結(jié)構(gòu)外露的混凝土表面以及模板外側(cè)覆蓋保溫材料（如草袋、鋸木、濕砂等），在緩慢的散熱過程中，保持混凝土內(nèi)外溫差小于20℃。根據(jù)工程的具體情況，盡可能延長養(yǎng)護(hù)時間，拆模后立即回填或覆蓋保護(hù)，同時預(yù)防近期驟冷氣候影響，防止混凝土早期裂縫。

（4）大體積混凝土濕潤養(yǎng)護(hù)時間應(yīng)符合如下規(guī)定：

a、硅酸鹽水泥，普通硅酸鹽水泥養(yǎng)護(hù)時間為14天；

b、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、低熱微膨脹水泥、礦渣硅酸大壩水泥、現(xiàn)場摻粉煤灰的水泥養(yǎng)護(hù)時間為21天。

在建筑施工過程中，施工人員要注意混凝土的澆筑過程和養(yǎng)護(hù)過程，認(rèn)識到大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的原因和危害，及時做好預(yù)防措施，在相關(guān)的環(huán)節(jié)要重點控制，降低裂縫的發(fā)生率，減少不必要的損失。

參考文獻(xiàn)：

[1]混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及控制措施[J].科技致富向?qū)В?010（17）.

[2]大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的分析與控制[J].科技信息，2011（08）.