大体积混凝土的广泛应用及裂缝产生原因、控制措施

杨佩东

摘要：随着国内建筑市场日趋成熟，大体积混凝土目前正在建筑施工中广泛的应用，不过大体积混凝土裂缝问题，一直出现在每一个施工项目上，严重影响大体积混凝土质量和寿命，本文对裂缝产生的原因和控制裂缝的方法进行论述。

关键词：大体积混凝土裂缝、产生原因、控制措施

大体积混凝土结构定义：指混凝土结构物的实体最小几何尺寸不小于1m 的大体量混凝土，或者说虽实体最小尺寸不足 1m，但是预计混凝土中的胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。

目前大体积混凝土广泛应用于施工领域，包含高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝、隧道基础、高架桥基础等等，关于混凝土裂缝问题一直是困擾施工技术人员的问题，只有通过施工方案、原材料方面控制、混凝土搅拌站实验室控制等多方面进行把控，裂缝只能有效控制，但无法避免。混凝土裂缝主要影响的是结构安全性和耐久性。

一、大体积混凝土裂缝产生的原因

经过建筑前辈们坚持不懈的研究和实验，对混凝土裂缝产生的原因进行了总结，可以汇总以下几项：

1、水泥水化热影响，是混凝土产生裂缝最主要因素。混凝土硬化过程中会释放大量热量，而大体积混凝土体积较大，内部温度较高，温度无法及时排除，积累在基础内部，造成混凝土内部与混凝土表面温差较大，产生温度应力和温度变形，当该应力超过混凝土的抗拉强度时，导致混凝土开裂，就会产生表面裂缝。

2、约束条件的影响。浇筑大体积混凝土时，其内部产生的水化热会使混凝土的温度升高，由此产生的变形可能会受到已有结构或模板的约束，从而产生约束应力。在混凝土浇筑完成后，温度的上升会使混凝土产生的膨胀变形，周边的约束会使其内部产生压应力。而当混凝土水化反应减慢，温度下降时，又会在其内部产生拉应力，当其超过混凝土的当时的抗拉强度时，其内部会出现垂直裂缝。

3、混凝土收缩裂缝。混凝土塑性收缩裂缝发生在降温阶段，硬化之前， 混凝土的体积随温度不断减小而产生收缩，同时混凝土的硬化过程也是混凝土内部胶质体的胶凝过程，这样使大体积混凝土产生硬化收缩。当收缩应力大于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，这种裂缝有时会成为贯穿全断面的结构性裂缝，给结构带来质量隐患，因大体积混凝土体积特大，使整体的收缩量变得尤为可观，会在边界约束处或其他对混凝土的变形起限制作用的区域，产生附加应力，引起开裂。

4、混凝土原材料不合格或者未按照设计要求使用。其中包括水泥的选择安定性不合格，水泥未采用低水化热水泥，砂子含泥量高，采用级配良好的骨料，级配越好，孔隙率越低，需要的水泥用量就会减少，产生的水化热也会降低。

5、人的因素引起的裂缝。施工人员未按照施工方案浇筑混凝土，其中主要包括浇筑顺序，每层的浇筑厚度，推移方式等。还与施工人员的振捣棒振捣和混凝土浇筑完成后的养护有关系，因为施工人员操作不当，大体积混凝土也会产生裂缝。

6、地基的不均匀沉降引起的裂缝。由于大体积混凝土跨越的地表面积很大，地基的不均匀性也会随之增大，又加上大体积混凝土在基底产生的附加应力非常大，所以极易引起地表的不均匀沉降，从而在混凝土中产生沉降裂缝。

二、预防大体积混凝土产生裂缝的各项措施。

1、混凝土原材料的选择有着关键性因素。

（1）优先选用低水化热的矿渣硅酸盐水泥，大体积混凝土因体积过大散热性不好，采用低水化热水泥，在混凝土硬化过程中，产生的热量减少，可有效控制裂缝的产生。在保证混凝土设计强度等级的前提下，向混凝土中添加适量粉煤灰，用来代替水泥，降低水灰比，减少水泥用量，水泥细度会显著影响水化反应的速率，即影响水化反应中的放热速率，所以应选择细度相对适中的水泥。

（2）选择级配良好的骨料，在选择骨料时候，选择膨胀系数小、表面清洁、级配良好的骨料，控制砂子含泥量，不合格的砂子严禁使用，一般采用中砂。

（3）适当选用高效减水剂和引气剂，减少大体积混凝土单位用水量和胶凝材料用量，提高混凝土各项性能，有效控制裂缝的产生。

2、施工工艺有效控制裂缝。

（1）按照施工方案执行，严格控制混凝土浇筑顺序、控制每层浇筑厚度、浇筑推移方式等，体积过大时宜采用跳仓法施工，减小外应力和温度应力，同时也有利于散热，降低混凝土内部温度。

（2）控制混凝土入模温度，降低拌合水温度，骨料用水冲洗，覆盖降温，入模温度不宜大于30°C，最大温升值不宜大于30°C，混凝土内部与混凝土表面温差值不宜大于25°C，混凝土表面温度与大气温度不宜大于25°C，相邻两点温差值不宜大于25°C，降温速率不宜大于2°C/d。

（3）在基础内埋置冷却水管，通过冷水循环，将混凝土内部的热量带走，强制降低混凝土水化热产生的温度。

（4）大体积混凝土在初凝之前宜采用二次振捣工艺，使混凝土更加密实，同时增加混凝土与钢筋的握裹力，浇筑面应及时进行二次抹面处理，有效控制表面裂缝。

（5）及时对混凝土覆盖保温、保湿材料，根据施工季节和大体积混凝土测温数据随时调整养护方式。

3、设计措施控制裂缝。

（1）精心设计混凝土配合比，在保证混凝土具有良好工作性的前提下，生产出高强、高韧性、中弹、低热和高抗拉值的抗裂混凝土。

（2）增配构造钢筋，提高结构整体的抗裂性能。宜采用小直径、小间距的配筋方式。

（3）避免结构突变产生集中应力。在易产生集中应力的薄弱环节采取加强措施。

（4）在易裂部分设置暗梁，提高该部位配筋率，提高混凝土抗拉极限强度。

（5）在结构设计时应充分考虑施工时候的气候条件和基础沉降，合理设计后浇带、变形缝等措施。

结束语：

虽然大体积混凝土产生裂缝的原因非常多，同时针对裂缝产生的原因都有相应应对措施，我相信随着科学的进步，建筑科研的一线人员，一定会攻破难关，研究出更多的新型材料来控制裂缝，同时施工过程中做好施工过程管理工作，一定能有效控制混凝土裂缝问题。在未来的建筑市场，大体积混凝土是不可替代的，我们只能选择创新，利用科学，加强管理，多个环节共同来控制，希望有一天混凝土永不出现裂缝。

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