大体积混凝土裂缝产生的原因及控制措施浅析

桑鹏宇

（苏交科集团检测认证有限公司，江苏南京 210000）

0 引言

大体积混凝土一般是大区段、大面积的运用，并且施工的厚度大，契合当下大规模建筑工程需求，因此，大体积混凝土在工程中的运用也愈加广泛，尤其是在水利相关的工程中。但是，大体积混凝土与普通混凝土都存在裂缝易发的现象，再加上专业的针对性养护做不到位，大体积混凝土的裂缝问题更加严峻。将裂缝按照在混凝土上的深度分成三种程度，这三种裂缝不仅会影响工程项目的表面观赏，还会影响混凝土和建筑工程的使用性，并且增大钢筋的暴露面积，加深其腐蚀程度，影响工程结构的安全性。另外，对于已经产生的裂缝进行维修，甚至对整个工程项目进行重建无疑是各方面的浪费。因此，研究大体积混凝土裂缝的产生机理，从根本上探寻裂缝的有效控制措施，能够增强工程结构的整体性和稳定性，并且节约部分的人力财力。

1 大体积混凝土裂缝产生的原因

大体积混凝土裂缝的产生是由多种因素引起的，可以是外界温湿度的变化，也可以是混凝土本身的材料因素、结构因素等，总结起来，主要原因是以下几点：

1.1 外界环境温度湿度的变化

首先是混凝土内外温差导致裂缝的产生。形成混凝土内外温差的情况有三种：①混凝土内水泥水化的情况，导致裂缝的产生，这种情况产生的裂缝最为严重，会在下面单独说明；②发生在混凝土凝固定型，脱去模具的前后，这时混凝土表面保温效应减小，迅速降温，但混凝土内部温度无法及时传导排除，从而形成内外温差，导致裂缝的产生；③在混凝土内部温度达到高峰值，但外部却接近环境温度，此时的内外温差也会造成混凝土裂缝。除了混凝土自身内部温度高，容易与外部形成温差以外，外界环境温度的骤降或者温度在一天里的规律变化，会由于大体积混凝土内部来不及散热，而形成较大的内外温差，这种情况常见于日夜温差大的夜晚[1]。

大体积混凝土除了有热胀冷缩的性质外，还有湿胀干缩的性质，所以外界湿度的变化也值得进行观察和控制。当环境的湿度小于大体积混凝土的湿度时，水分会自发地转移到外部进行补充，在内部就会产生张力，在张力超过一定强度后，就会产生裂缝。由湿度引起的裂缝一般是表面裂缝，这种裂缝对混凝土耐压能力影响不大，但会对建筑的美观和混凝土的使用性能产生影响。

1.2 混凝土的收缩裂缝

混凝土未凝固硬化时含有大量的水分，这些水分的80%会随着混凝土的硬化而挥发散失，这个过程就会引起混凝土体积的减少收缩。混凝土的收缩并不会无限度进行，其会受到一定程度的限制，其内部也就会产生阻止收缩的作用力，该作用力与混凝土的含水量是正相关的，当收缩应力超过限定的范围，也就是超过抗拉强度，混凝土上就会产生收缩裂缝。这种现象在混凝土中很常见，在大体积混凝土中更加严重。可以控制改变与收缩有关的条件，从而达到相应的目的。大体积混凝土中，水量和水泥量的用量在混凝土中所占比例越高，混凝土就越容易收缩，而粉煤灰水泥和一般中低热水泥这一类水泥也是减少收缩裂缝的水泥品类选择。

同时，水泥的物理反应和化学反应会影响混凝土内部的含水量，也就会影响自身收缩。水泥在水化时会消耗水分，放出的热量也会增大水分的蒸发量，混凝土的含湿量降低，这也就是自干燥作用。混凝土水分减少导致其体积减小，也会有力的作用发生改变，同样的，相应的力的作用达到某个限度，收缩裂缝就会产生。想要减少这种自身的收缩，最需要关注的就是水灰的比例问题，多次实验发现，当水灰比足够小时，混凝土的湿度呈现断崖式下跌，这时混凝土两种形式的收缩对混凝土的影响各占一半[2]。

混凝土还有一种塑性收缩难以完全避免，是混凝土本身性质和工作环境共同决定的。当凝固的混凝土表面暴露在空气中、阳光下，表面的水分不可避免地会被挥发丧失，而这时混凝土的粘性低，受到拉力后，就能看到各种裂缝的产生。并且裂缝会加速混凝土内水分挥发，含湿量的进一步降低，于是裂缝加深、加大，形成正反馈。改变水泥的活性、施工时调节水灰比或者维持适合的温度，可以减少这种塑性收缩。

1.3 水泥水化热

水泥的水化过程中复杂的物理和化学反应会产生大量的热，而混凝土在水化时的保温性较好，这就会导致热量难以传导，温度不断升高，直到达到最高值。这种情况发生在水泥浇筑初期，在浇筑的3—5d以后，混凝土内部的温度才有下降的趋势。在混凝土内外温差较大时，就会有相应的应力作用，应力与内外温差成正比例变化，当应力超过一定的范围时，裂缝就生成了。这种原因产生的裂缝很难完全避免，只能控制调和各种因素，尽量减少其影响，这也是大体积混凝土多种形式裂缝产生的源头[3]。

1.4 其他原因

大体积混凝土会有不均匀现象，并且本身脆性较强，这是影响混凝土形成裂缝的自身因素。外部环境的影响因素有环境的酸碱性、建筑基础的不均匀性等[4]。

2 针对大体积混凝土裂缝的控制措施

2.1 原材料的选择和配比

首先，在水泥的选择方面注意采用低热水泥，并且调整矿物组成和颗粒研磨程度，尽量降低水泥中热量的产生。其次，在配置各种比例的拌合物时，注意减少水分的影响，从而减少水泥的用量，在不断的实验和实践中找到最科学合理的骨料尺寸、砂石的砂率、连稠度等等。最后，大体积混凝土的外加剂与普通混凝土不同，所以在外加剂的选择中要注重区分。大体积混凝土外加剂相对具有缓凝作用，能够增大混凝土的导热性能，提升大体积混凝土内部温度的降低；引气作用能够改善和混凝土内部的结构，增强混凝土对极端天气的耐久性，同时对混凝土强度的改变不大；高效减水剂的作用是能够大幅减少水泥的用量，这些特殊的作用能减少水泥水化的速率，从而降低水化放热和水化吸水速率[5]。

2.2 施工过程中施工措施

在施工初期的水泥的浇注阶段在选择浇注方式时，要注重保证大体积混凝土的结构完整性。可以结合工程实际需要，选择推移式连续浇注、整体分层浇注又或者是斜面分层推移式浇注，并且在浇注时，注意先从地势低处开始，沿着长边的方向，由一端向另一端进行，尽量减少外界地形不均匀对混凝土造成的影响。当然，在允许的情况下，在不降低工程质量的前提下，可以进行同时浇筑。

在混凝土施工中需要进行振捣，常用的振捣工具是振捣棒，并且可以在合理的时间和限度下，进行更加充分的多次振捣，排除在施工过程中在混凝土中形成的气室，并且减少混凝土内部结构的不均匀性，尽可能防止混凝土沉落，增加混凝土地密实性，提高其抗拉压强度，从而减少内部结构的破坏，提高混凝土对裂缝的耐受性能[6]。

2.3 大体积混凝土的养护

在大体积混凝土施工完毕之后，要按照普通混凝土的常规养护进行防裂，同时还要进行有针对性的特殊养护，具体的操作可以参考温控技术措施进行，保证混凝土中的温度不超过50℃，也就是峰值控制，同时对混凝土内外温差也进行控制，适当进行外部增温，保温养护可以适当调节内外温差，减少大体积混凝土裂缝的形成。最后，对于养护的时间也有要求，要求持续养护的时间不能小于15d，并且在此期间要对混凝土的各项指标进行常规检测，保持混凝土表面湿润，并且对损坏和微小裂纹及时进行维护。

3 结束语

想要大体积混凝土完全不产生丝毫裂缝是难以做到的，但是可以尽量控制，以预防为主，在工程项目的期望使用寿命内减少大体积混凝土裂缝对工程造成的影响。在大体积混凝土工程中从各个方面考虑到裂缝的预防，从裂缝的源头处分析，从而更好地进行控制。当下，大体积混凝土的运用日益增多，人们需要在一次次的实践中不断总结经验，并且在之后的工程项目中借鉴运用，促使大体积混凝土的选材、配比、施工、运行和养护等方面更加规范。