浅议大体积混凝土裂缝的成因及预防措施

王适

摘 要：当前路桥施工的重点之一是如何有效的控制混凝土裂缝，文章就大体积混凝土产生裂缝的原因进行了简要剖析，并阐述了预防混凝土裂缝的技术措施。

关键词：大体积混凝土；裂缝成因；预防措施

前言

路桥工程中大体积混凝土施工的裂缝问题是既普遍又核心的问题，作者接触的苏嘉杭高速、淮阴运河大桥主桥承台大体积砼施工方案，均要求经过专家论证通过后实施，可见大体积砼施工质量控制的重要性，而大体积砼质量控制关键是防裂缝，文章分析裂缝产生的原因，提出施工预防措施，防止大体积砼施工中有害裂缝的产生。

1 大体积混凝土产生裂缝的原因

1.1 收缩裂缝

收缩裂缝是由混凝土的塑性收缩引起的，发生在混凝土的塑性阶段，属于干缩裂缝，出现很普遍。大体积砼浇筑后4h，水泥水化反应强烈，出现明显泌水和水分蒸发情况，引起砼沉降收缩。在没有钢筋的部位砼下沉，产生干裂缝；砼浇筑后，表面没有及时覆盖，受风吹日晒，表面水分过量蒸发，产生剧烈的体积收缩，由于砼早期强度低，不能抵抗这种变形应力而导致开裂。

1.2 应力裂缝

应力裂缝是在某一时段由于砼内部产生了干燥收缩和化学收缩、温降收缩，使砼内部产生的拉应力超出了当时砼的抗拉强度而形成的裂缝。

1.2.1 干燥收缩

砼拌合水是以化合水和自由水存在于硬化后的混凝土中，化合水是水泥水化作用必需的水；自由水是为了满足施工及操作需要的水。自由水以吸附水、毛细管水和孔隙水的形式存在。在干燥的环境中，毛细管水、吸附水蒸发，就会在砼细孔中形成负压，出现干燥收缩，受环境温度影响最大，还同水泥品种、水泥用量、水灰比、外加剂品种、配筋率有关。

1.2.2 化学收缩

混凝土的化学收缩就是混凝土中的活性物质（水泥）水化前的体积与水化后所产生的物质体积之差造成的收缩。因为水化后的物质的密度要比水化前的物质密度要大。其收缩量相对较小，一般不会产生危害。

1.2.3 降温收缩

砼浇筑后，产生大量的水化热，而砼表面散发条件远比内部散发条件好，从而形成了内外温差，产生温度应力。当温度应力和其他应力的合力超过砼的抗拉强度时，就会产生温度裂缝。混凝土降温过程中，体积收缩，收缩受到外界约束时，就会产生收缩裂缝，降温温差越大，引起的收缩变形也就越大。

2 大体积混凝土裂缝的预防措施

2.1 优化混凝土配合比

混凝土配合比的优化设计是实现降低砼的温升，缓解砼沉降收缩的最佳途径。

2.1.1 选用适宜品种的水泥

大体积砼宜选用低水化热的水泥品种，宜优先选用低水化热的矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥或复合水泥，以减少或避免因水化热过大、水化热集中带来的收缩及温度裂缝。

2.1.2 掺入适量粉煤灰

在混凝土中摻加适量粉煤灰可以使砼具有良好的和易性、可泵性、抗渗性、抗离析，减少泌水现象的发生，同时粉煤灰替代等量水泥，减少水泥用量，可降低砼的温升。由于粉煤灰的比重较水泥小，混凝土振捣时易浮于砼表面，影响强度，还会产生塑性收缩裂缝。因此，粉煤灰的掺量应根据实际情况确定，不宜过多。

2.1.3 加入外加剂

使用高效减水剂有助于改善混凝土的和易性，降低水灰比，提高混凝土强度。在砼中掺入微膨胀剂，补偿一部分砼的收缩，从而放宽温差的限制；降低砼收缩拉应力，减少温缩裂缝的产生。掺加缓凝型减水剂还能推迟初凝时间，减缓浇注速度以利散热，能有效减少或避免干缩或温缩裂缝。

2.1.4 增加混凝土中粗骨料用量，严格控制集料的级配、含泥量，砼增加粗骨料用量，由于表面积减少，相对水泥用量降低，砼产生的水化热会降低，减少裂缝产生。同时严格控制集料的级配及其含泥量。如果含泥量大的话，不仅会增加砼的收缩而且会引起砼抗拉强度的降低，对砼抗裂不利。

2.2 合理养生

砼浇筑后采取合理的养护措施可以有效预防大体积砼裂缝的产生。养护环境湿度的提高可缓解砼表面水分蒸发带来的干缩裂缝，混凝土拆模时温差控制不超过20度，养护环境下温度的适当提高可以降低内外温差，使降温速度趋缓。温度应力的减少，有利于强度增加，应适当延长混凝土的养护时间。

2.3 改善约束条件

2.3.1 增设后浇带

当混凝土结构尺寸较大时，可在大体积砼增设后浇带，以减少外约束应力。

2.3.2 设置抗裂钢筋网片

砼表面设置抗裂钢筋网片，防止砼收缩时产生裂缝。

2.4 混凝土浇筑中的施工控制

2.4.1 降低混凝土的浇筑温度

砼拌和可采用降低水和骨料入仓温度的方法降低砼的浇筑温度。对砼泵、粗细集料采用搭设遮阳棚，在砼泵管上覆盖湿麻袋等辅助措施来降低砼的浇筑温度；同时避免砼搅拌时间、运输时间过长，产生水化热大、水化热集中产生裂缝。

2.4.2 采取分层浇筑

分层浇筑砼，利用浇筑面散热，以大大减少施工中出现裂缝的可能性。分层浇筑分为全面分层、分段分层、斜面分层等，根据结构的平面尺寸确定厚度，应控制第一层砼初凝以前被上层新砼覆盖，确保砼的凝结强度。

2.4.3 撒石子法

大体积砼表面存有较厚水泥浆，砼浇筑后，可以在表面均匀的撒上一层薄薄的小石子，并用刮尺刮平，初凝前用铁滚筒碾平压实，再用木抹子搓平，以控制砼表面裂缝。

2.4.4 投毛石法

在设计允许的情况下可向大体积砼中投入15%～20%的洁净毛石，减少水泥含量，可有效地降低砼的温升。投石要均匀，并使毛石均匀分布在砼内层。

2.4.5 在砼中埋设冷却管

在大体积砼中埋设水管，砼刚浇筑完时，利用向水管中注入冷却水带走砼中的热量，降低砼内部最高温度，从而减少温升和内外温差，尤其是适用超大体积混凝土结构。

2.4.6 基础、支架、模板的要求

基础与支架要有较好的强度、刚度、稳定性，并采用预压措施，避免出现支架下沉、模板的不均匀沉降和脱模过早引起的结构裂缝。

3 结束语

综上所述，了解大体积混凝土的特点，通过优化砼配合比，降低砼的外约束、加强砼的养护、控制好砼内外温差等系列措施，可以切实有效的防止有害裂缝的产生。

参考文献

[1]中华人民共和国交通部公路桥涵施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2011.