土木工程中大体积混凝土裂缝产生原因及防治措施分析

土木工程中大体积混凝土裂缝产生原因及防治措施分析

周杰

中国十七冶集团有限公司 安徽 马鞍山 243000

摘要：目的：近些年，随着我国社会经济建设的快速发展，城市化进程不断加快，随之而来的建筑行业也迎来了前所未有的发展。在建筑行业内，土木工程施工是建筑施工的重要环节，混凝土是其中最为关键的结构材料，随着城市建设化进程的加快，建筑高度的不断增加，越来越多的大体积混凝土材料应用于工业及民用建筑中。但在土木工程施工中，往往受到外在的环境影响，如温度和湿度的变化，混凝土易脆且受热不均，容易导致混凝土裂变，从而造成墙体产生裂缝，严重影响工程质量和人民生命财产安全。因此，对于裂缝产生的原因进行分析总结，找出合理有效的防治策略，从而解决土木工程施工中的安全隐患。基于此，本文浅析大体积混凝土的特点，总结土木工程中大体积混凝土裂缝的成因及其防止措施，为同行业界提供参考。

关键词：土木工程；大体积混凝土裂缝；原因；防治措施

近年来，随着建筑工程建设规模的不断扩大，大体积混凝土广泛应用于工程建设中，其在建筑基础上具有结构优势，占据着重要地位[1]。大体积混凝土一般是大区段、大面积的运用，具有较大的体积和重量，日常施工中存在难度高、厚度大特点，只有正确的施工及科学的质量管理，才能保证稳定的完成浇筑以及合理的应用施工材料，以确保大体积混凝土的工程质量[2]。但由于混凝土自身结构与自然环境的影响，导致其出现较多的不同类别的问题，如混凝土温度升高过快，导致内外温差过大，无法及时的释放内部聚集大量水化热情况，造成严重的水分流失问题，从而发生干缩裂缝，影响工程质量[3]。因此，混凝土的质量和使用寿命问题已成为人们关注热点。裂缝问题的发生在土木工程大体积混凝土施工中不容忽视，其发生不仅影响整体美观性，最重要的是工程质量安全问题。混凝土裂缝分为三种，即表面裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝，由于裂缝发生的原因不同，对工程质量的影响也不同，若处理不当，可影响构件强度降低结构的使用性能与耐久性能[4]。尽管我国在混泥土施工中采取了较多的控制裂缝的措施，但混泥土裂缝原因等质量问题依然时常发生。因此，在施工中一定要注意裂缝控制问题，节省人力和财力，增强工程结构的完整性和稳定性。本文主要从土木工程中大体积混凝土裂缝的原因进行分析，从而制定相关的防治措施，为业界提供新的思路与参考。

1.大体积混凝土的定义及特点

大体积混凝土是指最小截面尺寸大于1m且尺寸已经大到需要使用相对应的混凝土结构技术措施，妥善处理温差，合理适当的解决温度应力，以达到控制混凝土结构裂缝发展。大体积混凝土具有体积大、配筋密、混凝土用量大等特点[5]。如大体积混凝土的结构不同于常规尺寸的混凝土，虽然其与表面的普通混泥土的表面差别不大，但其所用的原材料要远比普通的混泥土需求量更大。在实际施工过程中，不仅要对原材料进行精心配比，还需考虑大量原材料混合在一起是否能满足施工要求，是否具有更好的耐久性和抗裂性[6]。因此，在实际施工过程中，需要增加混凝土原材料的应用力度，确保材料的使用率，从而保证混凝土制备与施工质量。此外，施工环境复杂，技术要求高及水化热大也是其特点之一。大体积混凝土施工一般对结构渗透性要求较高，施工环境较为复杂，建筑结构的不同施工方法与标准也不尽相同。大体积混凝与普通的混泥土区别在于内部水化热的问题，大体积混凝土内部的热量不如表面的热量消散的快，导致内外温差较大，从而产生的温度应力可能使混凝土开裂。因此，施工过程中要考虑水化热现象，做好防水防渗处理，准确计算水泥水化热和环境温度引起的混凝土温升程度之间的差异。大体积混凝土结构应用于高层建筑时，为保证混凝土浇筑的连续性，在基础施工时避免在顶部预留接缝，并将混凝土结构的内外温差控制在25℃内，以提升混凝土本身的抗拉强度的稳定性。

2.大体积混凝土裂缝产生的原因

2.1温度与湿度的原因

混凝土的含量成分为水泥、水、沙等材料，温度裂缝是大体积混凝土较为突出的特点之一，也是其质量控制的重点和难点。由于施工过程中需要加入水进行搅拌，应用水泥时会产生大量的热量，导致大体积混凝土使用时会释放出较多的热量，内部温度升高，大体积混凝土内部来不及散热，当混凝土的内部与表面温差过大时，增加压应力产生的概率，当混凝土的抗拉强度不足或超出自身的承重负荷时难以抵抗该温度应力时，那么就会发生裂缝。这就是大体积混凝土容易产生裂缝的主要原因。另外，外界气温的变化对大体积混凝土的裂缝也存在较大的影响。外界气温对混凝土浇筑温度的影响比较两者为正相关关系，即外部温度越高，混凝土的浇筑温度越高。外界环境温度的骤降，混凝土的温度梯度会随之发生改变，使得混凝土形成较大的内外温差，从而致使大体积混凝土产生裂缝。另外，当混凝土凝固后，取下模具前后时，混凝土表面保温效果下降，温度迅速下降，但其内部温度无法及时有效的释放，造成内外温差形成，从而致使大体积混凝土产生裂缝。

2.2混凝土材料问题

材料选择质量不佳及使用不当对于大体积混凝土而言，也是其出现裂缝主要原因之一。如施工前对使用的混凝土没有做到相关检测，在采购混凝土材料的过程中，没有根据施工要求选择匹配的优质施工材料，所采购的材料不能符合施工质量要求，直接应用劣质混凝土或者是离析了的混凝土进行施工作业，材料质量较差，从而增加裂缝的发生率。

2.3混凝土的干缩原因

混凝土浇筑过程中会出现膨胀收缩问题，其中混凝土的收缩是引起大体积混凝土开裂的主要原因之一。混凝土凝固硬化时需要约20℅的水分，而剩下的80℅的水分要蒸发，这个过程就会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩类型分很多种，其中第一种为干缩裂缝，其原因与停止养护或养护工作不到位有关，在停止养护后，不能及时有效的浇水保证混凝土表面的湿润，导致水分流失过多，形成干缩应力，发生裂缝。另外，在泵送混凝土的过程中，其会存在较高的含水量，但如果在温度较高的情况下，会出现迅速的挥发情况，如果供水供应不上表层的失水速度，就会出现严重的表面收缩问题，引起干缩裂缝。

2.4施工裂缝

土木工程中大体积混凝土结构主要过程为制造、脱泥、运输到施工现场、堆垛、吊装、使用、脱泥等，其中大多都是人工操作，可能因操作不规范，容易出现不同了裂缝问题，如纵向、水平裂缝或对角线或垂直贯通裂缝。从当前现状来看，混凝土运输到施工现场后，未能制定详细可行的施工现场管理规则和施工过程控制制度，施工作业人员的岗位胜任力不佳，大体积混凝土施工的关键技术方法和关键点不到位，最终必然也就会影响大体积混凝土结构施工效果，增加裂缝发生几率。比如在混凝土浇筑以及搅拌处理中，模板没有浇水或湿润，或者没有添加优质的垫片，任何不细致的操作都会影响施工质量，产生施工裂缝。

2.5超载裂缝产生的原因

虽然大体积混凝土结构能够承受较大的压力，但是如果承受过重的负荷也引起裂缝。结构裂缝从结构力学的角度来讲，其是由于结构承受的荷载超过了结构材料强度所致，承载压力过大导致混凝土变形，这与混凝土结构的设计有较大的关系。结构裂缝在不同荷载作用下，结构裂缝表现出不同的特征，如中心受拉、受剪受扭、中心受压、局部受压等。这类裂缝一般在设计混凝土模型时，应该加强结构模型与实际情况的符合性，提高模型的准确性，以及减少实际结构的负载，增加材料的强度，提高结构的抗拉强度等来降低结构裂缝的发生几率。

3. 土木工程中大体积混凝土裂缝防治措施

3.1科学合理的控制温度

施工的过程中可以针对当地施工条件和施工环境有目的地对混凝土施工材料进行改善，防止温度变化过大出现施工裂缝。可加入粉煤灰，减少大体积混凝土水泥水化过程中产生的热量引起的内部温度，提高混凝土后期的抗裂性。大体积混凝土拆模施工时要根据施工实际情况采取有效的保护措施，在混凝土结构施工完成后，可以采用压浆、补护等技术，对结构表面进行处理，以减少混凝土结构的温度湿度变化，从而防止混凝土结构出现裂缝。压浆技术的优势在于可以有效降低结构的温湿度变化，避免结构的变形，从而减少混凝土结构裂缝的发生率。其次搅拌混凝土时用水将里面的碎石冷却，从而降低混凝土的浇筑温度。

3.2优化施工材料

在大体积混凝土结构施工中，相关人员应严格检查混凝土的材料质量，如水泥、粗细骨料、外加剂等使用，特别是对于运输到现场的混凝土材料，如发现混凝土材料出现离析等情况及时处理，避免不合格的混凝土材料参与施工建设。另外，施工中还要注意石料粗细的控制方面，如果在混凝土结构层中使用的材料太过粗糙，造成颗粒之间的结合力不足，从而导致受力状态无法形成相对一致，而如果粒料过细，则结构层，则收缩性增大。因此，要加强混凝土结构层施工技术标准规范的有效约束，以此来确保施工质量。

3.3做好后期的养护工作

大体积混凝土施工养护控制能够有效降低各种原因导致的温度裂缝问题。因此，在混凝土浇筑施工完成以后，需要制定合理有效的养护措施，巩固和提高混凝土结构层的前期施工效果。首先，要做好洒水工作，尤其在蒸发速度相对较快的夏季，确保结构表面能够始终保持湿润，提升混凝土的抗裂能力。

3.4规范施工操作

土木工程中大体积混凝土施工一般涉及到的环节众多，人员较为复杂。因此，必须不断的加强管理，有效安排混凝土施工中的浇注、振动等工作，合理安排施工顺序，确保相应的施工技术操作更加规范可靠，防止不良后果的发生。在现场施工的技术人员具备较高的岗位胜任力，可以适应于大体积混凝土结构施工任务，尤其是在搅拌处理中。

3.5荷载裂缝的预防措施

大体积混凝土施工前，水泥品种和配合比设计必须满足相关强度要求和标准。对模板基础进行处理，并在模板安装后进行预压缩，以减少模板系统在混凝土浇筑过程中的变形。在拆卸模板的过程中，一定要准确把握拆卸顺序，避免损坏模板，从而影响施工质量。控制加载时间，避免超过混凝土强度极限。按规范要求控制拆除时间，保证混凝土结构有足够的强度。

4.小结

综上所述，混凝土作为重要的建筑材料，在施工过程中，一定要注意质量控制，严格按照标准做到控制与预防。近年来，随着大体积混凝土的广泛应用，想要做到完全没有丝毫裂缝难度也是较大的，在实际施工中要从各个方面考虑裂缝的原因，从裂缝的源头处分析，从而更好地进行控制，将风险降低到最低限度，才能有效避免事故发生，保障人民生命财产安全。

参考文献

[1]赵龙.土木工程中大体积混凝土结构施工技术及质量控制策略[J].冶金与材料,2021,41(04):121-122.

[2]张海平.建筑工程大体积混凝土施工裂缝产生的原因及控制措施探究[J].住宅与房地产,2019(15):87.

[3]王金福.土木工程中大体积混凝土结构裂缝成因及技术优化[J].四川建材,2022,48(07):184-185.

[4]黄涛.土木工程中大体积混凝土结构裂缝成因及技术优化[J].门窗,2022(24):220-222.

[5]彭森华.大体积混凝土施工中裂缝成因分析及防治措施[J].现代物业:中旬刊,2022(7):169-171.

[6]杨中伟.土木施工中大体积混凝土裂缝成因及其防治措施研究[J].四川水泥,2020(01):270.