大體積混凝土開裂的起因及防裂技術

李小琴

（甘肅第七建設集團股份有限公司，甘肅 蘭州 730000）

1 引言

目前，隨著建筑行業(yè)不斷向著現(xiàn)代化的方向快速發(fā)展，混凝土施工過程中可能存在的裂縫問題得到了行業(yè)內相關人員的廣泛關注。在絕大部分施工項目建造過程中，混凝土是最主要的原材料，建筑物的整體質量高低不僅與混凝土本身的強度有關，還與混凝土施工的技術以及后期的保養(yǎng)工作有關。如果施工人員沒有按照嚴格的操作要求對大體積混凝土進行澆筑，那么便很有可能會造成大體積混凝土內部產(chǎn)生裂縫，嚴重影響建筑物整體的質量。此外，在混凝土澆筑完成以后，要在規(guī)定時間內對混凝土進行良好的保養(yǎng)，如果在后期發(fā)現(xiàn)混凝土產(chǎn)生表面裂縫，要根據(jù)其裂縫的特點和產(chǎn)生原因制定針對性的防裂措施。因此，相關建筑企業(yè)必須高度重視大體積混凝土可能存在的開裂現(xiàn)象，這樣才能有效發(fā)揮混凝土本身的高強度優(yōu)點，為工程的質量提供良好的保障。

2 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因

2.1 干縮裂縫

大體積混凝土澆筑工作完成一周時間以后，可能會在混凝土表面出現(xiàn)干縮裂縫?；炷猎谂c水混合過程中會出現(xiàn)水分蒸發(fā)的現(xiàn)象，導致混凝土內部結構不可逆地進行干縮，從而形成干縮裂縫，水分蒸發(fā)得越多，混凝土內部結構收到的拉應力就越大，使得內部產(chǎn)生變化較小的內部濕度，從而形成表面干縮裂縫。

2.2 塑性收縮裂縫

對于塑性收縮型裂縫而言，其與混凝土自身的泌水能力存在直接聯(lián)系，這是由于組成混凝土的拌合物其本身的密度相比于其他建筑原材料較小，而水泥在水化反應中會產(chǎn)生較大的膠結能力，阻止了內部固體顆粒的相對運動，使得混凝土內部結構形成緊密的堆積狀態(tài)，內部顆粒由活動狀態(tài)變?yōu)橥Ｖ範顟B(tài)，這就會使得混凝土在凝固過程中本身的體積變小，如果不加控制，便會產(chǎn)生塑性裂縫。塑性裂縫不僅會降低混凝土建筑表面的美觀度，還會給建筑本身的質量造成不利影響，一旦遇到雨水天氣，會有大量雨水滲入混凝土內部，腐蝕混凝土內部的鋼筋，影響內部結構的穩(wěn)定性，降低了建筑物的正常使用壽命。

2.3 沉陷裂縫

在混凝土澆筑施工過程中，如果建筑物是在松軟土質上建造或者地基地質建造不均勻，回填土沒有進行壓實或者土壤進水，這都可能會產(chǎn)生沉陷裂縫。此外，混凝土澆筑時使用的模板，其自身的硬度不符合標準要求，模板之間設置的距離過大，這也會使得大體積混凝土產(chǎn)生沉陷裂縫。一般而言，在冬季施工時會大概率出現(xiàn)沉陷裂縫現(xiàn)象。由于冬季氣溫較低，土壤在低溫環(huán)境下變成凍土，化凍后的凍土無法均勻支撐混凝土，使得澆筑好的混凝土沉降不均勻，降低了大體積混凝土內部的穩(wěn)定性，從而引發(fā)沉陷裂縫現(xiàn)象的發(fā)生。

2.4 溫度裂縫

在大體積混凝土澆筑工作完成以后，混凝土本身會進行凝固和硬化，在此過程中，水泥會發(fā)生水化反應并散發(fā)大量的熱量，而在施工過程中需要使用到的大體積混凝土數(shù)量較多，澆筑的體積較大，這會使得大體積混凝土在發(fā)生水化反應時內部產(chǎn)生的熱量無法及時散開，使得混凝土內部溫度急劇上升，與周圍的環(huán)境溫度之間形成巨大的差值，混凝土內部和外部之間熱脹冷縮的程度不均勻，內部在高溫的環(huán)境下進行膨脹，會給混凝土表面施加巨大的拉應力，一旦拉應力超過了混凝土本身的硬度和抗拉強度，就會給大體積混凝土表面造成溫度裂縫。

3 大體積混凝土施工材料的要求

一般而言，在實際的大體積混凝土施工過程中，建筑企業(yè)使用到的施工原材料主要包括水泥、活性混合料和外加劑。由于大體積混凝土本身使用到的水泥其自身的散熱能力較差，那么建筑企業(yè)應當選擇水化能力較低、原材料細度適中的水泥材料來進行施工?；钚曰旌喜牧贤枰诨炷僚渲茣r加入，主要作用是控制水化反應中混凝土散發(fā)的熱量，將發(fā)熱的速率控制在標準范圍以內。此外，施工人員需要根據(jù)緩凝劑、引氣劑等外加劑的本身性能和功效來制定科學合理的使用方案。合理的添加外加劑能夠控制混凝土澆筑時內外的溫度差值，保證混凝土內部結構的穩(wěn)定，提高工程整體的施工質量。

4 采用合理的施工方法

4.1 施工設計

建筑企業(yè)在安排專業(yè)的施工團隊對大體積混凝土進行施工之前，要根據(jù)整個工程的使用需求和質量標準，制定科學合理的大體積混凝土施工方案，不僅要考慮施工區(qū)域的地質條件，還要考慮施工周圍的環(huán)境因素。如果是建造高層建筑物，那么就應當使用強度高、內部結構穩(wěn)定的混凝土。目前，在建筑行業(yè)內C40～C50這個范圍內等級的大體積混凝土強度較高，可以在高層建筑施工過程中有效應用。如果超出這個等級范圍，而且工作人員在配置混凝土時沒有合理控制比例，就會使得混凝土內部含水量大于標準要求，提高水化反應的強度，一旦水化反應變強，那么便會在混凝土內部產(chǎn)生巨大的熱量，混凝土內部的溫度沒有受到控制，與外部環(huán)境的溫度差超過了35 ℃，那么大體積混凝土會因受到內部不均勻的應力而產(chǎn)生表面裂縫。因此，建筑企業(yè)要充分考慮工程的施工要求和建筑物的使用需要，選用等級最合適的大體積混凝土，在施工開始前制定好完善的設計方案，將混凝土的等級控制在C30～C35。對于混凝土施工的設計工作而言，建筑企業(yè)需要考慮到不同施工階段的特殊要求和工程整個周期進度，既要保證混凝土強度達到要求和使用標準，也要在規(guī)定時間內完成工期，在保證使用要求的基礎上選用后期強度為60d 和90d 的大體積混凝土，保證混凝土在與水配制時，其內部水泥含量在規(guī)定范圍內，這樣就能有效降低大體積混凝土在發(fā)生水化反應時散發(fā)出來的熱量，保證內部結構的穩(wěn)定。此外，在對大體積混凝土內部結構進行設計時，工作人員可以從以下幾個方面來有效開展：第一，選擇高質量的鋼筋并合理配置鋼筋的位置。工作人員不僅需要選用強度較高的鋼筋，還要在施工的區(qū)域合理布置鋼筋，不同的布置位置會給混凝土的內部結構造成不同的影響，一旦配置不合理，便會產(chǎn)生大體積混凝土開裂的現(xiàn)象。在選擇鋼筋時，確保鋼筋的直徑不超過14 mm，鋼筋直徑應當大于8 mm，間隔120 mm 配置鋼筋，在整個工程結構中確保鋼筋的配置率達到99.7%，整體配筋率不會低于99.5%；第二，工作人員需要對施工區(qū)的地質條件進行勘察，在勘察到的數(shù)據(jù)的基礎上制定科學合理的大體積混凝土設計方案。如果建筑的地基是在巖石上建成的，那么需要在混凝土的內墊層鋪設滑動層結構，該層結構可以利用一氈二油或者一氈一油的形式來完成。如果施工的土壤較軟，那么要對土壤結構的軟土層進行固化以后才能澆筑大體積混凝土；第三，混凝土澆筑完成以后，其轉角和孔的位置相比于其他部位強度較低，可以通過增加鋼筋的方法來提高這兩處內部結構的強度，確保不會產(chǎn)生斷面突變現(xiàn)象。在實際施工過程中，需要使用到大量的大體積混凝土且大體積混凝土鋪設的面積較大，無法在混凝土澆筑的同時鋪設施工縫和變形施工縫，但是工作人員在混凝土澆筑完成以后可以設置后澆施工縫，這樣能夠有效降低混凝土在凝結過程中受到的應力，保證內部結構不會出現(xiàn)微小的變形從而影響質量。

4.2 施工方式及其注意方面

在混凝土實際施工過程中，工作人員要選用合適的混凝土原材料，根據(jù)混凝土自身的性質和保存特點，制定完善的運輸和施工方案，只有在正式施工開展之前制定完善的混凝土運輸和施工方案，才能保證大體積混凝土的內部強度。一般而言，混凝土在運輸時會因為貨車的顛簸而使得內部結構產(chǎn)生細微的變化，選擇與施工現(xiàn)場距離最短的混凝土廠采購大體積混凝土以此來減少運輸時間，這樣才能保證混凝土材料的質量不受影響。混凝土在配置過程中需要選擇合適的振搗機器對混凝土進行均勻振搗，確保振搗好的混凝土內部不會出現(xiàn)蜂窩現(xiàn)象。混凝土的振搗一般要分兩次進行，振搗的速度均勻適中，這樣才能提高混凝土內部結構的強度，保證混凝土澆筑完成以后不會出現(xiàn)表面裂縫。此外，對于混凝土澆筑模型的拆除工作而言，工作人員要保證混凝土凝結完好、內部結構穩(wěn)定且內外溫度差小于15 ℃才能對模具進行拆除，在拆除時將膨脹劑和細礦粉撒在混凝土表面，合理安排時間，加快拆除的速度。在對混凝土進行內部降溫操作時，可以先在未凝結好的大體積混凝土內部鋪設好水管，將冷水注入水管后便可降低內部溫度，達到防止開裂的效果。

4.3 進行科學合理的養(yǎng)護

對于大體積混凝土結構養(yǎng)護工作而言，工作人員可以通過合理控制溫度的方式來有效進行，這不僅能夠保證混凝土內部結構的穩(wěn)定，還能避免因溫差過大而產(chǎn)生內部結構變形，導致混凝土表面裂縫的現(xiàn)象。澆筑好大體積混凝土以后，可以在混凝土表面鋪設一層鋸末粉，用以對大體積混凝土進行保溫。如果混凝土澆筑的季節(jié)在夏季，環(huán)境溫度較高，那么工作人員在對大體積混凝土進行養(yǎng)護時，可以根據(jù)夏季溫度的早晚變化合理的延長養(yǎng)護時間。如果澆筑的季節(jié)在冬季，那么要根據(jù)當?shù)囟镜淖畹蜌鉁兀訌姶篌w積混凝土的保溫措施。

4.3.1 保持溫度穩(wěn)定

工作人員在對大體積混凝土進行開裂防護時，通過合理控制混凝土內外的溫度差能夠有效避免混凝土表面出現(xiàn)裂縫。一般而言，在混凝土澆筑工作完成以后，其內部溫度較高，而施工環(huán)境的溫度相比于混凝土內部較低，這就需要工作人員將內外的溫度差進行有效地控制，確保差值小于20 ℃，即使混凝土凝結完好且自身的硬度和抗裂能力良好，也需要工作人員將混凝土內外溫度差控制在35 ℃以下，這樣才能既保證混凝土內部結構的穩(wěn)定和表面的強度，又能避免后期使用過程中裂縫現(xiàn)象的發(fā)生。此外，混凝土在澆筑時通常會使用到模具，澆筑完成以后需要對模具進行拆除，在拆除過程中也要合理地控制混凝土內外的溫度差。在進行降溫操作時，工作人員可以選擇內部降溫法，只有將內外溫度的差值控制在標準要求范圍內，才能提高大體積混凝土澆筑的質量。

4.3.2 做好保溫措施

一般而言，絕大部分大體積混凝土出現(xiàn)開裂現(xiàn)象都是因為其內外溫度差過大造成的。因此，在混凝土澆筑完成以后，工作人員需要對周圍的環(huán)境溫度進行適當?shù)目刂疲@能夠有效避免混凝土表面開裂現(xiàn)象的發(fā)生。在大體積混凝土澆筑完成以后，可以在混凝土表面鋪設一層保溫薄膜，保溫薄膜能夠降低混凝土內部結構溫度降低的速度，工作人員根據(jù)大體積混凝土本身的規(guī)格以及建筑物的使用需求，選擇合適的保溫材料。在對混凝土表面做保溫層時，其厚度要控制在合理范圍內，如果厚度過厚或者太薄，都會影響混凝土本身的降溫速度，一旦速度不均勻，就可能會產(chǎn)生混凝土內外溫度差增大的現(xiàn)象，從而造成混凝土開裂。因此，控制好混凝土內外溫度差，才能保證內外的熱應力均勻。如果鋪設的保溫材料厚度過大，會產(chǎn)生混凝土表面溫度低于內部溫度的現(xiàn)象，熱應力分布不均勻而造成表面開裂。如果厚度鋪設太厚，會產(chǎn)生混凝土內部溫度高于環(huán)境溫度的現(xiàn)象，一旦內部溫度過高，混土材料本身的強度會受到影響，在一定程度上就提高了開裂現(xiàn)象發(fā)生的概率。

4.3.3 通過加裝抗裂裝置進行抗裂

大體積混凝土每澆筑好一層以后，可以在澆筑好的混凝土的表層鋪設一層抗裂鋼片，將抗裂鋼片融入混凝土的表層中以此來提高混凝土表面的抗裂能力，而混凝土表面的強度和硬度也會隨之提高，這樣就能保證混凝土在凝固時不會因收縮嚴重而產(chǎn)生表面裂縫。此外，防護工作人員還應當充分考慮可能會造成大體積混凝土表面干裂的外在因素，降低外在干擾因素的影響，從外部因素出發(fā)能夠為大體積混凝土的防護工作提供良好的便利，保證混凝土內部結構的穩(wěn)定以及其自身較高的抗裂能力，避免表面開裂現(xiàn)象的發(fā)生。

5 結束語

綜上所述，對于大體積混凝土防裂工作而言，其存在較強的綜合性和復雜性，相關工作人員不僅需要充分認識混凝土原材料，在施工工作開展之前制定科學合理的混凝土澆筑方案以及施工計劃，根據(jù)建筑物本身的使用特點選擇最合適的混凝土澆筑方法，對混凝土配料的比例進行精準的控制?；炷翝仓瓿梢院?，確保其質量和硬度滿足標準要求以后再進行養(yǎng)護。此外，在對大體積混凝土進行防裂保護時，要使用規(guī)格相同的混凝土，還應當考慮施工周圍的環(huán)境，在此基礎上制定完善的防護措施，養(yǎng)護過程中要注意控制混凝土內外的溫度差，這樣才能保證混凝土內部的抗裂性能達到要求，保證混凝土本身的強度和硬度，提高建筑物整體的質量，為建筑企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟效益。