大体积混凝土裂缝的成因及预防

林跃建

厦门鹭建兴建设工程有限公司（361000）

大体积混凝土裂缝的成因及预防

林跃建

厦门鹭建兴建设工程有限公司（361000）

文章首先阐述了大体积混凝土裂缝的概念，分析了大体积混凝土发生裂缝的主要原因，并从多个方面着手探讨预防大体积混凝土裂缝缺陷的关键措施与方法，望能够引起业内人士关注。

大体积混凝土；裂缝；成因；预防

0 引言

在我国城市基础设施建设不断发展与进步的背景下，城市建筑开始朝着大型化、高层化、集成化以及功能化方向发展，建筑基础中广泛选用筏板基础或箱型基础，使大体积混凝土在建筑施工中的应用范围逐渐扩大。但随着相关经验的不断累积可以发现，受到水泥水化热反应、混凝土收缩等诸多因素的影响，导致大体积混凝土常出现裂缝缺陷，若无法有效预防并加以初治，将会直接对混凝土结构的稳定性与耐久性产生影响。基于该背景，文章针对大体积混凝土裂缝问题的成因以及预防措施进行逐一分析与论述。

1 概念分析

目前建筑工程领域中对大体积混凝土的基本定义是：大体积混凝土是指混凝土结构物实体尺寸在1.0m以上的大体量混凝土或预计可能受到混凝土水泥水化热反应导致有害裂缝缺陷产生的特殊混凝土结构。在当前高层建筑、超高层建筑、桥梁、水利等诸多工程建设中，混凝土构件体量明显提高，大体积混凝土的应用范围不断扩大。在工程实践应用中，大体积混凝土具有一系列的应用优势，如混凝土量大、结构厚实。但同时也具有一定的特殊性，如施工技术要求高、工程施工条件复杂、平面尺寸要求高等，必须在工程实践中谨慎对待。

2 大体积混凝土发生裂缝的原因

1）水泥水化热

水泥水化热反应是指水泥与水在反应过程中所产生的热量。水泥、水作为大体积混凝土中非常重要的构成原料，两者的使用量与使用比例将直接影响水泥水化反应产生的热量水平。如果混凝土中水泥使用量增加，则意味着水化热也将在一定程度上升高。受到水泥水化热反应的影响，大体积混凝土内部温度会在短时间内升高 （甚至可升高50.0～60.0℃以上），造成大体积混凝土内外部出现较大的温度差异。受温差影响，凝结硬化条件下内应力的存在将最终导致大体积混凝土出现不同程度的裂缝缺陷。有关调查数据中显示：80.0%～90.0%的大体积混凝土结构裂缝均是水泥水化热反应所致，水泥水化热反应期间所产生的温度差异及拉应力一旦超过大体积混凝土自身抗拉强度极限，势必会诱发裂缝。

2）混凝土收缩

在大体积混凝土施工过程中，混凝土收缩性裂缝同样是非常常见的病害与缺陷之一。受到大体积混凝土自身特性的影响，在混凝土拌合物硬化后，大体积混凝土会在一定时间内出现体积收缩，导致裂缝的产生。根据收缩类型的不同，大体积混凝土中常见的收缩性裂缝包括以下两种类型：第一是自收缩裂缝。大体积混凝土水泥水化反应过程中会产生一定的C-S-H凝胶成分，增加水泥固相体积，同时降低水泥浆体绝对体积，最终导致裂缝缺陷的产生；第二是塑性收缩裂缝。受到大体积混凝土拌合过程中颗粒间水份的影响，大体积混凝土表面失水速率高于内部水向外表面迁移速率，从而产生塑性收缩缺陷。

3 预防大体积裂缝的措施

1）合理选择并控制水泥的用量

受到矿物成份以及所掺入混合材数量类型不同的影响，水泥水化热反应往往存在较大差异性。既往实验表明，当硅酸三钙以及铝酸三钙含量较高时，水泥水化热反应明显；当混合材料量较高时，水泥水化热反应较低。因此，为实现对大体积混凝土裂缝的合理控制，在原料控制方面应当尽量选择水化热较低的水泥材料，合理控制水泥发热总量以及放热速率，尽可能优先选择使用低热矿渣水泥原料或中热硅酸盐水泥原料。除此以外，水泥用量也会直接对大体积混凝土裂缝问题产生影响，故还必须在不影响大体积混凝土性能的前提下尽可能降低水泥用量，以控制温度变形，预防温度裂缝缺陷的发生。

2）控制骨料的级配以及含泥量

骨料是大体积混凝土中占体积比重最高的原料之一，在选择骨料时，应当优先选择膨胀系数以及岩石弹性模量较小，表面清洁且无弱包裹层，级配良好的骨料。粗骨料粒径宜控制在4.0～40.0 mm范围内，中粗砂中含泥量也应当有所控制（其中，石子含泥量以不超过1.0%为标准，砂含泥量以不超过2.0%为标准）。结合实际情况，可以考虑将粒径在150.0～300.0 mm且坚实无裂缝的大块石掺入大体积混凝土中,以达到降低混凝土总用量，吸收水泥水化热，控制裂缝的目的。

3）控制水灰比和外加剂的用量

在大体积混凝土原料配比方案中，可以根据实际情况选用相应的外加剂，以达到预防裂缝缺陷的目的。如通过选用高效引气剂以及减水剂的方式，能够起到降低大体积混凝土中胶凝材料使用量以及单位用水量的目的，从而使新拌合混凝土的工作性能明显提高，对改善混凝土拌合原料的力学性能以及耐久性均有非常重要的意义与价值。

4）适当调整混凝土的约束条件

为从约束条件上入手，对大体积混凝土裂缝问题进行有效预防，可以在大体积混凝土结构基础与垫层中间区域设置滑动层，在条件允许的情况下，用刷热沥青作为滑动层，通过此种方式抵消大体积混凝土结构施工中的嵌固作用，以促进约束应力的释放，避免应力过于集中所致裂缝缺陷的产生。

5）降低大体积混凝土内外温差

在大体积混凝土结构浇注施工中,内外部温度差异是导致裂缝产生的最主要原因之一。为了预防裂缝的产生，必须将大体积混凝土结构温度下降速率严格控制在2.0℃/d以内，表面温度与大气温度差异不得超过20.0℃。为达到上述目标，在具体施工中可采取如下措施：首先，可在大体积混凝土内部预埋钢管，在内部水泥水化热反应过程中通水冷却，以促进水化热热量的排出；其次，可通过在混凝土表面覆盖麻袋的方式对降温阶段的降温速率进行控制；最后，在特殊天气条件下，可适当延迟拆模时间，以模板作为温度保护装置，实现对降温速率的合理调节与控制。

6）重视浇筑结束后混凝土养护

在大体积混凝土浇筑作业结束后及时进行养护，一方面能够避免因大体积混凝土表面温度异常变化所致裂缝缺陷的发生，另一方面能够预防大体积混凝土内部水分流失，保证水泥水化反应的正常性。在大体积混凝土施工期间，可以采取浇注与覆盖养护同步进行的方式以预防混凝土表面水份蒸发问题，如采用塑胶袋对大体积混凝土表面进行包裹，使大体积混凝土相对密封，或也可选用棉毡、麻袋、土工布等材料进行覆盖保湿。浇注完成后应当立即展开养护作业，确保混凝土硬化早期养护工作到位。

4 结语

总之，大体积混凝土裂缝缺陷是现代高层建筑工程施工中频繁出现的质量缺陷之一，必须引起各方人员的高度重视。裂缝缺陷的产生会直接削弱大体积混凝土结构的抗冻性水平以及承载力，进而造成建筑结构耐久性与安全性下降，影响建筑物投入使用的寿命以及经济效益。可见，对大体积混凝土裂缝问题进行科学防范是非常重要的。文章在分析大体积混凝土裂缝缺陷的产生原因的基础上，探讨了大体积混凝土裂缝缺陷的预防措施，以期能够在后续工程建设中加以关注与重视。

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