浅究大体积混凝土裂缝成因与解决对策

摘要：随着社会的不断发展，大型施工工程越来越多，特别是在一些大型的基础工程中，大体积混凝土的使用非常的普遍。在大体积混凝土施工中，裂缝问题是比较普遍的一种质量通病。在工程施工中出现裂缝的原因很多，既有主观人为的也有客观原因引起的，本文详细阐述了大体积混凝土裂缝出现的几种原因，并提出了相应的防治措施。

关键词：建筑工程;大体积混凝土;裂缝;原因;预防措施

在建筑工程施工中，混凝土是一种普遍重要的材料。然而我们在使用混凝土的过程中，其有一个致命的通病就是裂缝，裂缝问题给建筑施工工程带来很大的困扰。很多情况下，施工人员在混凝土的施工过程中也采取一些必要的措施，但是裂缝问题还是时有出现。大体积混凝土的裂缝可以分为三种：即表面裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝。对于建筑混凝土的表面裂缝缝由于其对结构应力、耐久性和安全影响很小，通常不对其进行处理。对深层裂缝和贯穿裂缝可以采取凿除裂缝，用风镐、风钻或人工方法将裂缝凿除，至裂缝消失，再在梯形凿槽断面上浇筑混凝土即可。

1 混凝土裂缝形成的主要原因

首先温度和湿度的变化是引起混凝土裂缝的主要原因。混凝土在硬化期间，水泥会放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力;在后期降温过程中，由于受到基础或老混凝土的约束叉会在混凝土内部出现拉应力;同时气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，便会出现裂缝，即混凝土裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。表面干缩形变受到内部混凝土的约束，往往也会导致裂缝。其次，混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1/10左右，短期加荷时的极限拉伸变形只有(0.6～1.0)×104，长期加荷时的极限位伸变形也只有(1.2～2.0)×104。由于原材料不均匀，水灰比不稳定及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝土的边缘部位，如果结构内出现了拉应力，则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力，因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要，具体来说可以归纳为一下几种：

1.1内外温差的影响

由于大体积混凝土浇筑后，水泥水化会在其内部产生大量的热量，而其热量不易散发，使混凝土内部温度升高，而其外露表面热量易散发，就必然会造成混凝土内部与表面的温差过大，这样就会产生温度应力和温度变形。会使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。混凝土越厚，水泥用量越大，内部温度愈高。而且温差越大，其温度应力也越大。如温差产生的表面拉应力超过此时混凝土的极限抗拉强度，就会在其表面产生裂缝。同时，如果在混凝土施工阶段气温下降较大的话，会使混凝土内外温差增大，形成较大的温度应力，使大体积混凝土表面出现裂缝。

1.2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。

1.3混凝土的收缩变形

在施工中，大体积混凝土因收缩变形也会引起的裂缝，水泥的量、混凝土配合比、外加剂与施工工艺、养护条件等都是影响混凝土收缩的因素。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。

2 大体积混凝土裂缝形成的主要防治措施

2.1 水泥的品种及用量选择水泥释放温度的大小及速度取决于水泥内矿物成分的不同。水泥矿物中发热速率最快和发热量最大的是铝酸三钙，其他成分依次为硅酸三钙、硅酸二钙和铁铝酸四钙。另外，水泥越细发热速率越快，但是不影响最终发热量。充分利用混凝土的后期强度，以减少水泥的用量。

2.2 控制温度。(1)减少混凝土中的水泥用量，改善骨料级配，优化混凝土配合比。在大体积混凝土中掺入一定量的粉煤灰，可以增加混凝土的密实度，提高抗渗能力，改善混凝土的工作度，降低最终收缩值，利用粉煤灰作混凝土的掺合料，降低大体积混凝土的水泥水化热引起的内部温升，提高混凝土的后期强度及其抗裂能力;(2)降低混凝土的浇筑温度，拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却;(3)减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热(热天浇筑);(4)埋设水管，冷水降温;(5)规定合理拆模时间，气温骤降时做好混凝土表面保温措施，避免混凝土表面发生急剧温度梯度;(6)在寒冷季节，对在施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，采取保温措施。

2.3 改善约束条件合理分缝分块，缩短混凝土分块长度;避免基础过大起伏;合理安排施工工序。

2.4 预防贯穿性裂缝的发生贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝，最终形成贯穿裂缝。它切断了结构的断面，可能会破坏结构的整体性和稳定性，其危害非常严重。贯穿裂缝出现后要恢复其结构的整体性十分困难，所以应注意防止贯穿裂缝的发生。

2.5 添加外加剂，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加强养护，防止表面干缩，防止开裂，提高混凝土的耐久性。混凝土中存在大量的毛细孔道，水蒸发后会使毛细管中产生张力，导致混凝土干缩变形。若增大毛细孔径可降低表面张力，但会影响混凝土强度，这就是表面张力理论，早在六十年代就已在国际上被认可;水灰比也是影响混凝土收缩的重要因素之一，使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25%;此外，水泥用量也严重影响了混凝土收缩率，掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少15%的水泥用量，其体积用增加骨料用量来补充，用减水防裂剂改善水泥浆稠度，控制混凝土泌水，以减少沉缩变形。混凝土缓凝时间适当，可以控制因水泥长期不凝而带来的塑性收缩。另外，减水防裂剂可有效地提高混凝土抗拉强度，大幅提高混凝土的抗裂性能;掺加外加剂一方面可有效地提高混凝土的抗碳化性，减少混凝土的碳化收缩，另一方面在混凝土表面形成微膜，可减少水分蒸发，防止干燥收缩。

2.6 提高施工质量加强混凝土浇筑过程中的振捣控制，保证混凝土内部组织密实，达到提高混凝土极限拉伸值的目的。

2.7 混凝土养护的核心是防止混凝土早期表面失水，同时养护可以补充混凝土早期水化需要的水分，有助于水泥水化的进行。混凝土路面、桥面或地面施工，塑性收缩裂缝是长期困扰的问题。过去混凝土泌水量大，一般采用二次收浆，然后开始养护，防止塑性收缩裂缝。现代高性能混凝土基本没有泌水，如果风大或温度高，水分蒸发量大，混凝土表面很快就会出现裂缝，必须在终凝前再次抹面闭合裂缝。在工程实践中，人们也一直在摸索如何更早地开始养护，得到很多成功经验。

3、结语

综上所述，大体积混凝土的裂缝对施工及其构筑物危害很大，严重影响了构筑物的安全使用。在施工时一定要严格把关，做好混凝土早期养护及其预防发生的措施，把混凝土的裂缝减少到最低限度，以避免危害结构的裂缝的产生。

参考文献：

[1]邢小平，周晓云.建筑工程大体积混凝土裂缝产生的原因及控制措施[J].四川建材，2011.4.

[2]范建国，徐椿萱.基础大体积混凝土裂缝控制的工程实例分析[J].山西建筑，2011.6.