刍议大体积混凝土裂缝的成因和预防王业国

刍议大体积混凝土裂缝的成因和预防王业国

王业国

山东金城建设有限公司山东淄博255000

摘要：随着社会经济的持续快速发展，城市化进程也不断加快，出现了许多大跨度、高层和超高层的建筑，从而大体积混凝土开始广泛应用，但大体积混凝土技术设计要求高、施工难度大，容易开裂，从大量的实践中证明，由于混凝土自身特性的原因，裂缝是不可避免的，但却是可控的，文章就从设计、施工、管理各方面提出了大体积混凝土裂缝的预防措施，以期为相关工程提供参考。

关键词：大体积混凝土；裂缝成因；预防措施

引言

随着建筑行业的飞快发展，目前的建筑工程项目具有规模大、项目多的特点，随之大体积混凝土也就广泛的被应用在了各种工程项目上，但是由于大体积混凝土的使用还处于初始阶段，由于对大体积混凝土的不恰当认识以及使用不正确，使大体积混凝土出现裂缝，针对如何预防大体积混凝土出现裂缝问题。所以为了保证大体积混凝土工程项目的质量，预防裂缝的产生成为了一个迫在眉睫的问题。

1大体积混凝土的定义

现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，它主要的特点就是体积大，一般实体最小尺寸大于或等于1m，它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，必须采用相应的技术措施妥善处理温度差值，合理解决温度应力并控制裂缝开展的砼结构。影响结构安全和正常使用。所以必须从根本上分析它，来保证施工的质量。

2大体积混凝土裂缝产生的原因分析

混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性等。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝土的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。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，而当混凝土的本身的粘结力等束缚力对这些应力不在能够承担时，裂缝便产生了。其过程主要有凝结前、凝结后两个阶段。

2.1凝结前

在凝结前造成裂缝主要原因是在水化过程中水泥-水体系的体积变化产生的应力。当混凝土中的水泥与水发生反应，水泥水化物的体积会小于水泥和水的体积之和，加上混凝土内部自由水析出，混凝土内部会形成毛细管，毛细管张力会导致混凝土开裂；同时混凝土里水泥的水化反应是一个放热的反应，这种反应将使混凝土内部温度升高，产生体积膨胀，待水化反应减慢以后，混凝土体积会收缩，因而引起应力变化而使混凝土出现裂纹。

2.2凝结后

在混凝土凝结后，混凝土的物理、化学反应并没有终止，而还在缓慢地持续。当混凝土置于未饱和空气中会由于水分丧失而引起干燥收缩。水分蒸发使干缩产生的拉应力大于砼的抗拉强度，使砼产生裂缝。它的主要特征是表面开裂，走向纵横交错，没有一定的规律，形似龟纹，缝宽和长度都很小既收缩裂缝；同时由于混凝土已经凝结，混凝土的热传导性将大大的降低，而混凝土中的水化反应却并没有停止，混凝土里水泥的水化反应是一个放热的反应，这种反应将使混凝土内部温度升高，产生体积膨胀，待水化反应减慢以后，混凝土体积会收缩，因而引起应力变化而使混凝土出现裂纹，在以后内部的冷却期间会产生开裂。

当然除去水泥水化造成的原因之外还有很多，如水泥熟料锻烧不充分，氧化钙（CaO）和氧化镁（MgO）以游离状态存在，并且产生过量的石膏。因为它们的水化过程延迟或很慢，导致水泥已凝结硬化后继续水化而产生水化产物，又由于水化产物的体积比它原始游离caO和MgO等的体积大得多，这种在硬化的混凝土中的不均匀的体积膨胀使路面出现龟裂、断板等；骨料的级配不合理使用过多小颗粒细砂已及等，也会造成一定程度上的混凝土裂缝。

3大体积混凝土裂缝形成的主要防治措施

3.1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（C3A），其他成分依次为硅酸三钙（C3S）、硅酸二钙（C2S）和铁铝酸四钙（C4AF）。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。

3.2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。

3.3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。

3.4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。

3.5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。

3.6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。

3.7混凝土养护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。

结语

大体积混凝土裂缝问题得到了越来越多的人关注，更是整个建筑行业面临的非常严峻的问题，大体积混凝土的裂缝会严重影响建筑工程的质量。目前大体积混凝土裂缝主要成因是外力、温度及收缩等原因造成的，如何解决大体积混凝土裂缝问题，它需要施工方在进行施工时，选择适合的原材料、采用适当的施工方法、按规定进行养护，这样才能很好的防止混凝土产生裂缝。

参考文献：

[1]瞿国平.《浅析大体积混凝土裂缝产生原因及防裂措施》.建筑时报.2011年6月