浅析大体积混凝土裂缝成因及防治

张洁

摘要：大体积混凝土中裂缝是“常发病”和“多发病”。裂缝的成因有多种，如果采取一定的设计和施工措施，很多裂缝是可以克服和控制的。本文简单综述了混凝土裂缝的成因，防治措施和处理常用的一些方法。

关键词：大体积混凝土；裂缝；成因；防止；处理

一、大体积混凝土裂缝的成因

（一）荷载引起的裂缝

1.直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。设计计算阶段，结构计算时不计算或部分漏算；计算模型不合理；结构受力假设与实际受力不符；荷载少算或漏算；内力与配筋计算错误。结构设计时不考虑施工的可能性；设计断面不足；结构刚度不足；构造处理不当；设计图纸交代不清等。施工阶段，不加限制地堆放施工机具、材料；不按设计图纸施工；擅自更改结构施工顺序；改变结构受力模式等。使用阶段，超出设计载荷；发生大风、大雪、地震、爆炸等。

2.次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。在设计外荷载作用下，由于建筑物的实际工作状态同常规计算有出入或计算不考虑，从而在某些部位引起次应力导致结构开裂。实际工程中，次应力裂缝是产生荷载裂缝的最常见原因。

（二）收缩裂缝

混凝土的收缩引起收缩裂缝。收缩的主要影响因素是混凝土中的用水量和水泥用量，混凝土中的用水量和水泥用量越高，混凝土的收缩就越大。选用水泥品种的不同，干缩、收缩的量也不同。混凝土的逐渐散热和硬化过程引起的收缩，会产生很大的收缩应力，如果产生的收缩应力超过当时的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土中产生收缩裂缝。

（三）温差裂缝

大体积钢筋混凝土与地基浇筑初期，水泥水化产生大量的水化热，达到502.42j/g，1-3天内放出的热量是总热量的一半，由于混凝土是热的不良导体，水化热积聚在混凝土内部，使其内部温度急剧上升，混凝土内部形成的中心温度高，热膨胀大，因而在中心产生压应力，在表产生拉应力，这种内外温差在混凝土凝结初期产生的拉应力超过混凝土的抗压强度及钢筋的约束作用时就会产生裂缝；另外，在拆模前后，表面温度降低很快，造成了温度陡降，也会导致裂缝的产生。但是最常见的是由水化热引起内外温差造成的裂缝。

（四）钢筋锈蚀引起的裂缝

由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，混凝土保护层受二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面，使钢筋周围混凝土碱度降低，引起钢筋表面氧化膜破坏，钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，由于锈蚀，使得钢筋有效断面面积减小，钢筋与混凝土握裹力削弱，结构承载力下降，并将诱发其它形式的裂缝，加剧钢筋锈蚀，导致结构破坏。

（五）施工工艺的影响

施工工艺低下是大体积混凝土产生裂缝的最重要原因之一。施工过程中在混凝土拌和、运输、平仓振捣、养护和表面保护等环节上未能重视和严格控制，造成混凝土质量差、强度不均、暴露时间长等，降低了混凝土的抗裂能力，在不很大的温度应力下就产生了裂缝。

二、防治大体积混凝土裂缝的主要措施

根据混凝土裂缝成因，采取适当措施进行预防要比事后补救有效的多。也就是说采取以防为主的方法，归纳起来，可以从以下几个方面着手：

（一）设计

在设计上要注意到那些容易开裂的部位，如深基与浅基、高低跨处等，应考虑到由于地基的差异沉降或结构原因而引起的薄弱环节，在设计中加以解决。在构件截面允许、配筋率不变而且浇筑方便的条件下，钢筋直径越细、间距越小则对预防开裂越有利。

（二）施工方案

良好的施工方案与预防、控制裂缝有很大的关系。施工方案主要应确定一定浇筑量、施工缝间距、位置及构造、浇筑时间、运输及振捣等。一次浇筑长度由垂直施工缝分割，最好是设置在变截面处或承受拉、剪、弯应力较小的部位。除控制一次浇筑厚度外，分层位置即水平施工缝留设位置也应加以注意，一般来说，因尽量留在变截面处，或远离受拉钢筋部位而设在混凝土的受压区，确定浇筑时间的原则应尽量避开炎热天气和昼夜温差大的日子。如果必须在夏季施工，则应采取材料降温措施来控制混凝土入模温度。

（三）施工質量

由于施工质量原因而产生的裂缝发生率在95%以上。因此，施工阶段是裂缝预防的主要阶段，在施工阶段要注意以下几个问题：首先混凝土要有合适的配合比，选择合适的配合比，不仅要满足强度要求、施工要求，还要从防止产生裂缝的需要出发。其次钢筋的成型和模板安装位置要准确、牢固，以免施工中变形。钢筋上的污物和氧化铁皮要清除，以免影响粘结力。第三是浇筑、振捣操作要合理。

（四）养护

养护的目的是使混凝土正常硬化，强度增长，不受或少受外界影响。常规养护方法是喷水，对一般混凝土结构，减小表面收缩，防止龟裂是可行的。大体积混凝土由于块体内外温度不一致，强度增长不同，常常是在强度增长慢的表面开裂，其养护就不能只满足于用常规方法。具体说，尽量晚拆模，拆模后要立即覆盖或及时回填，避开外界气候的影响，养护期应以混凝土强度增长最快的阶段为准，即7至28天，最好能长些。

三、裂缝处理

（一）表面修补法

表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。

（二）灌浆、嵌缝封堵法

灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补，它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。

嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法，它通常是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性或刚性止水材料，以达到封闭裂缝的目的。

另外，灌浆时间应选择考虑在混凝土温度最低的三、四月份进行。因为 ，这时的混凝土张开度最大，灌注效果也最好，这一点应特别注意。

（三）结构加固法

因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成的裂缝等影响结构强度可采取结构补强法。主要有以下几种方法：加大混凝土结构的截面面积，在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。

（四）混凝土置换法

混凝土置换法是处理混凝土严重损坏的一种有效方法，此方法是先将损坏的混凝土剔除，然后再置换新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有：普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。

（五）电化学防护法

电化学防腐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。阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法是化学防护法中常用而有效的三种方法。

（六）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，如含粘结剂的液芯纤维或胶囊，在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统，当混凝土出现裂缝时分泌出部分液芯纤维可使裂缝重新愈合。

四、结语

裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低结构物的抗渗能力，影响结构物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响结构物的承载能力。因此，要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待，采用合理的方法进行处理，并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，从而有效的保证工程质量。

参考文献：

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[2]迟陪云：大体积混凝土开裂的起因及防裂措施 [J] .混凝土，2001，（12）

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