大体积混凝土裂缝的成因与控制

胡志鹏　刘冬

摘要：混凝土，是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加剂，混合搅拌而形成的建筑材料；随着我国施工技术的快速发展，混凝土的体积由几百立方米发展到几万立方米，人们对大体积混凝土的施工技术也有了更高的要求。现代建筑中，时常涉及到大体积混凝土的施工，如箱基、笩板基础、大型设备基础、大坝等。但由于水泥的水化作用是放热反应，混凝土各部分的温度变形在混凝土内产生温度应力，一旦温度应力超过混凝土的极限抗拉值时，混凝土就会出现裂缝。施工中应采取有效措施控制裂缝产生，使大体积混凝土结构尽可能不出现裂缝或尽量减少裂缝的数量和宽度，从而确保工程质量。

关键词：大体积混凝土；裂缝；控制

一、大体积混凝土裂缝产生的原因

（一）温度原因

混凝土结构在硬化期间，水泥放出大量水化热，内部温度不断上升使得混凝土表面和内部温差较大，此时混凝土表面将受到很大的拉应力，超过了混凝土的抗拉强度，因而出现裂缝。 （二）收缩原因

混凝土浇筑成型后，没有及时地进行表面履盖导致养护工作不到位，使得混凝土表面水份散失过快，导致混凝土不均匀收缩。由于此收缩的快慢，而形成的混凝土表面拉应力，也是混凝土产生裂缝的重要原因。

（三）环境原因

大体积混凝土结构在施工期间，外部环境的变化对大体积混凝土裂缝的产生有着很大的影响。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的温度等叠加组成，浇筑温度与外界环境有着直接关系。如果外界环境不良，会造成很大的温度应力，极其容易引发混凝土的开裂。

（四）其他影响

基础不均匀沉降，也会产生裂缝，这种裂缝会随着基础沉降的增大而增大，待地基沉降稳定后，将不会变化；混凝土配合比不良，也会造成混凝土裂缝，混凝土配合比中，骨料级配不连续、砂率及水灰比不当会造成混凝土裂缝。

二、大体积混凝土施工裂缝的控制

大体积混凝土的裂缝，对结构的整体性、耐久性、防水性等危害严重，必须采取措施严格控制，这些措施包含了混凝土施工的全过程。

（一）控制混凝土的组成材料

1、水泥

水泥水化热，是大体积混凝土产生裂缝的主要因素。因此水泥应选用水化热低、凝结时间长的水泥，如抗硫酸盐水泥、粉煤灰水泥、矿渣水泥，而不要采用早强型水泥，严禁使用安定性不合格的水泥。

2、外加剂

大体积混凝土中，常用到各种外加剂，如减水剂、引气剂、缓凝剂等。在大体积混凝土中采用外加剂，主要目的在于延缓水泥水化热速度，减少混凝土因温度而引起的裂缝。由于延缓了混凝土的凝结时间，从而有利于混凝土的浇筑和捣实。

3、骨料

骨料级配的好坏，直接影响混凝土的和易性。骨料级配有连续级配和间断级配之分，连续级配因大小颗粒搭配较好，混凝土的和易性好，不易出现离析现象，从而减少裂缝的产生。

（二）控制混凝土的施工过程

混凝土的抗拉强度远小于抗压强度，这是混凝土容易开裂的内在因素，因此在施工中必须创造条件，确保混凝土均匀密实。

1、控制坍落度

混凝土的坍落度不要有太大的差异，浇筑基础时坍落度应控制在合理范围。坍落度大时，会使表层钢筋下部产生水分，或者表层钢筋上部的混凝土产生细小的裂缝。为防止这种裂缝，应采取二次抹面压实的措施。

2、控制施工温度

大体积混凝土的浇筑，应分层分段进行，使混凝土的高度均匀上升，混凝土浇筑时应连续进行，间歇时间不能过长，在前层混凝土初凝前必须把后层混凝土浇上。

3、控制施工线路

在浇筑大体积混凝土过程中，应严格按照施工组织设计中的施工线路实施浇筑。浇筑时，施工人员不得在钢筋上部无序走动。采用双层钢筋网时，在上下层钢筋網片之间，应设置足够的钢筋撑脚，以保证钢筋位置正确。在浇筑线路上，铺设临时操作脚手板。浇筑人员的工作均应在脚手板上完成，以减少对钢筋网的踩踏次数。

（三）加强混凝土的养护

大体积混凝土的养护，是一项关键工作，必须切实做好。

1、保持适宜的温度

保温可以减小混凝土表面的热扩散，防止产生表面裂缝；保温还可以延长散热时间，发挥混凝土强度的潜力和材料变形特性，使温差对混凝土产生的拉应力小于混凝土的抗拉强度，防止产生裂缝。

2、保持适宜的湿度

刚浇筑不久的混凝土，尚处在凝固硬化阶段，水化的速度较快，适宜的湿度条件可防止混凝土表面脱水而产生干缩裂缝；保湿还可以使混凝土在潮湿条件下的水化作用顺利进行，提高混凝土的抗拉强度，使大体积混凝土早期抗拉能力增长很快。

（四）正确拆模

在施工过程中，正确的拆模时间，对防止裂缝的开展关系较大；早期因水泥水化热，使混凝土内部湿度很高，如果过早拆模，混凝土表面温度较低，会产生产生很大的拉应力，极易形成裂缝。因此大体积混凝土应正确拆模，严格按照规定时间、强度拆模。

三、大体积混凝土施工裂缝的处理

大体积混凝土施工裂缝的处理方法主要有：表面处理法、填充法、灌浆法、结构补强法、混凝土置换法、电化学防护法、仿生自愈合法。

（一）表面处理法

表面涂抹和表面贴补法。表面涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝，深度未达到钢筋表面的发丝裂缝，不漏水的缝，不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。表面贴补法适用于大面积漏水的防渗堵漏。

（二）填充法

用修补材料直接填充裂缝，一般用来修补较宽的裂缝，作业简单，费用低。

（三）灌浆法

此法应用范围广，从细微裂缝到大裂缝均可适用，处理效果好，利用弹性补缝器将注缝胶注入裂缝，不用电力，十分方便效果也很理想。

（四）结构补强法

因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致混凝土耐久性降低、火灾造成的裂缝等影响结构强度可采取结构补强法。包括断面补强法、锚固补强法、预应力法等。

（五）混凝土置换法

混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法，此方法是先将损坏的混凝土剔除，然后再置换入新的混凝土或其他材料。

（六）电化学防护法

电化学防护是利用施加电场在介质中的电化学作用，改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态，钝化钢筋，以达到防腐的目的。

（七）仿生自愈合法

仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法，它模仿生物组织对受创伤部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合的机能，在混凝土的传统组分中加入某些特殊组分，在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统。

四、结语

大体积混凝土裂缝的控制，是一个综合性的问题，需要勘察、设计、监理、施工等各个方面的配合。随着大体积混凝土研究的不断深入、科技的不断发展和施工水平的不断提高，相信在不久的未来，大体积混凝土裂缝问题将会圆满解决。