摘 要：該文研究探討了大體積混凝土裂縫的種類，從五個方面詳細(xì)的分析了大體積混凝土裂縫的成因，并且從混凝土的設(shè)計(jì)、用料、施工、養(yǎng)護(hù)四個方面講述了防治大體積混凝土裂縫的措施。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土 裂縫 原因分析 防治措施

中圖分類號：TU755 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（b）-0-02

隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)進(jìn)入快速發(fā)展的軌道，地面空間的廣泛使用，建筑設(shè)施逐漸朝著大型、高層的趨勢發(fā)展，因此，混凝土的需求體積也變得越來越大。

大體積混凝土的逐漸廣泛使用，盡管建筑領(lǐng)域的專家提出種種科學(xué)的施工措施與方法，建筑工人嚴(yán)格按照施工要求和流程進(jìn)行施工，隨之還會暴露出各種各樣的問題，比如裂縫問題。該文就從成因與措施等方面對大體積混凝土裂縫的分析及防治進(jìn)行探討。

1 大體積混凝土裂縫的成因分析

在理論上大體積混凝土裂縫的有兩種成因。

（1）由于本身自重荷載或是混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部次應(yīng)力，使混凝土所承受的應(yīng)力超過本身的極限應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫，這種情況下產(chǎn)生的裂縫也可以稱為結(jié)構(gòu)性裂縫或是荷載性裂縫。

（2）由于溫度、不均勻沉降、收縮、膨脹等一系列的變形變化而引起混凝土出現(xiàn)裂縫，這種情況下產(chǎn)生的裂縫也可以稱為非結(jié)構(gòu)性裂縫或是變形裂縫，一般情況下溫度變化和混凝土收縮是導(dǎo)致大體積混凝土主要因素。下面筆者就從五個方面對于實(shí)際施工中大體積混凝土裂縫的成因進(jìn)行簡要的分析。

1.1 混凝土及其環(huán)境的溫度變化

（1）混凝土本身溫度發(fā)生變化，這種情況下的溫度變化主要是由于水泥在硬化工程中，遇見水化合發(fā)生放熱反應(yīng)，亦稱為水泥水化熱。水泥水化熱是混凝土溫度變化的最主要熱量來源，大量的水化熱會隨著混凝土的澆筑由內(nèi)向外散發(fā)出來，導(dǎo)致混凝土表面與內(nèi)部出現(xiàn)溫差。如此，混凝土內(nèi)部與外部的溫度不一樣，必然會出現(xiàn)熱膨脹冷收縮，進(jìn)而混凝土內(nèi)部出現(xiàn)壓應(yīng)力而外部出現(xiàn)拉應(yīng)力，當(dāng)混凝土所受的拉力超過其抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值時就會出現(xiàn)裂縫。一般情況下，混凝土內(nèi)部溫度大于外部溫度25 ℃時就會在其表面出現(xiàn)裂縫。

（2）環(huán)境溫度變化的影響。由于混凝土的大體積導(dǎo)致外部環(huán)境溫度的變化會對其產(chǎn)生較大的影響下，其裂縫成因與混凝土本身溫度變化的影響相似，即溫度變化導(dǎo)致混凝土收縮不一致以及產(chǎn)生溫度應(yīng)力進(jìn)而導(dǎo)致裂縫生成。這就要求施工人員在具體的施工中（比如大體積混凝土的硬化、養(yǎng)護(hù)）關(guān)注外界溫度的變化，并采取措施。

1.2 混凝土收縮的影響

（1）混凝土硬化收縮。眾所周知，水泥拌合中所加入的水除去20%用于水泥水化反應(yīng)之外80%的水都要用于混凝土的和易性所需。在硬化過程中，隨著混凝土強(qiáng)度逐漸增加內(nèi)部的水份也會逐漸向外蒸發(fā)，但是水份蒸發(fā)的程度不一樣導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)變形不一致，隨之必然會產(chǎn)生拉應(yīng)力。但拉應(yīng)力超過抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值時就會出現(xiàn)裂縫。

（2）混凝土的塑性收縮，主要是由于水分從混凝土表面蒸發(fā)損失導(dǎo)致的。這種情況形成的裂縫主要發(fā)生在混凝土表面，因此裂縫的深度一般不大。此外，一把情況下混凝土在塑性階段過程中若其溫度較高、水灰比較低、水泥活性較大會對混凝土裂縫的形成起著積極的作用。因?yàn)樵谶@個階段，混凝土表面的水份極容易受到外界影響而加快蒸發(fā)，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)因快速收縮而生成裂縫。

1.3 混凝土結(jié)構(gòu)變形的影響

混凝土結(jié)構(gòu)變形一般是由于結(jié)構(gòu)的不均勻沉降引起的。在實(shí)際施工中建筑物不均勻沉降主要是由于設(shè)計(jì)施工之前沒有對建筑物所在在地區(qū)的地質(zhì)勘察不夠準(zhǔn)確、試驗(yàn)資料不夠精確再加上復(fù)雜的地質(zhì)條件造成的。一般情況下，軟土地基區(qū)的建筑物會因本身不具備足夠的協(xié)調(diào)性而產(chǎn)生裂縫。

1.4 堿—骨料反應(yīng)的影響

堿—骨料反應(yīng)是指水泥中的堿與混凝土骨料中的活性物質(zhì)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，致使結(jié)構(gòu)體積局部膨脹，最終使混凝土開裂和強(qiáng)度下降的現(xiàn)象，是混凝土結(jié)構(gòu)中十分常見的裂縫生成反應(yīng)。具體原因是由于水泥中的堿性物質(zhì)（包括氧化鈉和氧化鉀）與具有活性的二氧化硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成能夠具有吸水特性的堿-硅酸凝膠，進(jìn)而造成混凝土膨脹開裂。

1.5 水灰比的影響

水灰比，即拌混凝土?xí)r所用的水和水泥的重量之比，它對硬化后的混凝土強(qiáng)度的大小具有很大的影響。

實(shí)驗(yàn)表明，水灰比越大混凝土硬化后的密實(shí)度與水泥和骨料間的粘結(jié)度越高，進(jìn)而使混凝土的強(qiáng)度增強(qiáng)。但是一味的加大水灰比不能夠確?；炷恋奶涠扰c和易性滿足規(guī)范要求，也會造成結(jié)構(gòu)內(nèi)部滯留大量的游離水。這樣的后果就是混凝土的硬化工程中出現(xiàn)大幅度的收縮與結(jié)構(gòu)內(nèi)部泌水現(xiàn)象，最終導(dǎo)致表面（或是內(nèi)部）裂縫的出現(xiàn)。

2 混凝土設(shè)計(jì)階段防治裂縫的措施

大體積混凝土防治裂縫的設(shè)計(jì)措施主要包括以下幾個方面。

設(shè)計(jì)大體積混凝土的強(qiáng)度等級為C20至C35，到使用的后期階段強(qiáng)度為R60。值得注意的是并不是設(shè)計(jì)強(qiáng)度越高越好，因?yàn)榛炷恋脑O(shè)計(jì)強(qiáng)度一旦過高，水泥的使用量就會增大，進(jìn)一步造成水泥水化熱反應(yīng)放出大量的熱量，當(dāng)混凝土內(nèi)部溫度大于外部溫度25 ℃時就會在其表面出現(xiàn)裂縫。在混凝土結(jié)構(gòu)豎向受力方面，其抗彎及抗沖切計(jì)算必須滿足規(guī)范的要求，同時采用強(qiáng)度等級為C20至C35的緩凝土可以有效的避免因高強(qiáng)度的設(shè)計(jì)而引起的危害。

此外，由于使用大體積混凝土的建筑工程，一般都具有較長的建設(shè)周期，這是符合混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范的前提條件下，可以采用混凝土養(yǎng)護(hù)60 d（或是90 d）的強(qiáng)度進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算、檢驗(yàn)，如此能夠在一定程度上減低水泥的使用量，進(jìn)而減低水泥水化

熱量。

設(shè)計(jì)前進(jìn)行大體積混凝土配合比的試驗(yàn)，選出最優(yōu)的配合比，以降低水泥的使用量。選出的混凝土配合比必須符合混凝土抗拉、抗壓及抗剪的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，滿足耐久性、和易性、抗凍性以及抗?jié)B性的要求。

在大體積混凝土基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)過程中，要另外設(shè)計(jì)出能夠承受因混凝土內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)放熱而產(chǎn)生的溫度應(yīng)力抗拉的鋼筋，同時還必須配備限制混凝土裂縫發(fā)展的鋼筋。此外，在滿足混凝土抗拉、抗壓及抗剪的設(shè)計(jì)強(qiáng)度的前提下，盡可能選擇直徑較小的鋼筋，同時配筋時應(yīng)嚴(yán)格限制鋼筋的間距。

3 混凝土用料的選擇階段防治裂縫的措施

混凝土的用料包括水泥、石子、砂、摻合料及外加劑，下面針對每一種用料提出相應(yīng)的要求。

水泥：上面提到在滿足各種規(guī)范、強(qiáng)度等的要求下應(yīng)盡量減低水泥的使用量，該文針對的大體積混凝土方面，水泥的使用量應(yīng)小于380 kg/m。由于水泥是影響混凝土收縮變形的關(guān)鍵因素，加之大體積混凝土制作的經(jīng)濟(jì)費(fèi)用考慮，務(wù)必要選好水泥的使用量。

石子：大體積混凝土石子用料選擇顆粒級配為5～40 mm的石子，同時要保證所選石子料的含泥量要不大于1.5%。

砂：大體積混凝土砂用料主要采用中砂與粗砂，同時也要保證所選石子料的含泥量要不大于1.5%。

摻合料與外加劑：大體積混凝土摻合料用料主要包括粉煤灰、?；郀t礦渣（比如粒化電爐磷渣）、火山灰類物質(zhì)（比如凝灰?guī)r粉）、硅粉等?；炷林惺褂玫耐饧觿┲饕?緩凝劑、膨脹劑和減水劑?；炷猎趽胶狭弦约皽p水劑的雙重作用下能夠有效的改善混凝土的粘聚性、保水性、流動性、可泵性、耐久性與硬化混凝土的強(qiáng)度。同時減水劑還能改善水灰比，是混凝土中的水不會過多而影響構(gòu)件的變形。因此混凝土所用摻合料品質(zhì)、用量等都符合嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)范要求；混凝土的外加劑在使用之前必須進(jìn)行一系列的可靠性檢驗(yàn)，以保證所選用的外加劑能夠符合混凝土的使用性能要求與施工要求。另外，值得指出的是，外加劑在使用是應(yīng)配合成一定比例的水溶液。在多性能要求的混凝土中，外加劑可以多種混合使用。

4 混凝土施工及后期養(yǎng)護(hù)階段防治裂縫的措施

4.1 施工階段防治裂縫的措施

（1）準(zhǔn)備工作：在進(jìn)行混凝土施工之前，要準(zhǔn)備好混凝土澆筑所需要的物件，包括塑料薄膜、測溫管以及草席等。在施工之前，還應(yīng)對施工現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)際的考查，并根據(jù)考查結(jié)果運(yùn)用科學(xué)的手段對施工段進(jìn)行劃分，同時確定好施工人員、施工用電以及施工順序。在準(zhǔn)備好以上的工序時，施工人員就可以開始施工了。在施工過程中，管理人員與施工人員務(wù)必各盡其職，保證混凝土的施工的順利進(jìn)行。

（2）混凝土施工：在確定澆筑方案之前，應(yīng)保證所已選擇的方案已將混凝土構(gòu)件大小、混凝土用料間的化學(xué)反應(yīng)、配筋的間距、預(yù)埋管道設(shè)置、地腳螺栓設(shè)置、混凝土料的供應(yīng)速度等情況考慮在內(nèi)，同時能夠保證每一層的混凝土鋪設(shè)之前先，其下一層的混凝土還未初凝。

一般情況下采用的混凝土施工方法有三種：

①全面分層的方法：第一層全部澆筑完畢后在進(jìn)行第二層的澆筑，連續(xù)反復(fù)施工并且保證每一層澆筑之前下一層的混凝土沒有初凝。全面分層的澆筑方法的施工適合從短邊開始，沿長邊推進(jìn)，并且適用于結(jié)構(gòu)的平面尺寸不太大的混凝土構(gòu)件。具體施工中也可以從中間向兩端或從兩端向中間同時施工。

②分段分層的方法：將混凝土結(jié)構(gòu)在平面上分成幾個施工段，在厚度上分成幾個施工層，先澆筑第一段各層，然后在澆筑第二段各層，如此逐段逐層的連續(xù)澆筑，直至澆筑結(jié)束。這種方法能夠保證澆筑進(jìn)行到頂后，第一層末端的混凝土還沒有初凝。分段分層的澆筑方法適用于厚度不大而面積或長度較大的混凝土結(jié)構(gòu)。

③斜面分層的方法：一次將混凝土澆筑到頂，讓混凝土自然流淌，形成一定的斜面，并且保證在下一段混凝土施工時上一段混凝土尚沒有初凝。斜面分層的澆筑方法適用于混凝土結(jié)構(gòu)的長度大于厚度的三倍并且其流動性較大的構(gòu)件。

混凝土澆筑時澆搗的要求：

①澆筑時混凝土自由傾落的高度要在2 m以內(nèi)。當(dāng)混凝土自由傾落的高度超過2 m時，施工中要及時采用串筒以及溜槽，進(jìn)而防止混凝土離析現(xiàn)象的出現(xiàn)。

②澆筑時使用振動棒要快插慢拔。振動棒在混凝土層上的作用位置點(diǎn)要平均排列，并且實(shí)際操作要按照位置點(diǎn)的自然順位逐點(diǎn)移動，振動棒的作用位置點(diǎn)間的間距要控制在30～40 mm以內(nèi)。

③在澆搗的過程中，施工人員要注意定期檢查模板、埋件、配筋、預(yù)留孔道等

項(xiàng)目。

④無論何種澆筑方案，結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)梁和版是不允許同一時間施工的。澆筑的水平交接間歇時間至少要在1 h以上同時不超過2 h。

4.2 后期養(yǎng)護(hù)防治裂縫的措施

混凝土的養(yǎng)護(hù)是指混凝土澆筑完成后，在一定時間內(nèi)采取措施對外露面的混凝土保持適當(dāng)溫度和濕度，使混凝土在良好條件進(jìn)行硬化。養(yǎng)護(hù)過程中中最主要的就是維持養(yǎng)護(hù)環(huán)境的溫濕度。而保持養(yǎng)護(hù)環(huán)境的溫度能有有效的抑制結(jié)構(gòu)表面溫度的減低，進(jìn)而控制混凝土構(gòu)件的溫差，防止構(gòu)件的表面出現(xiàn)裂縫。該文下面就行三個方面介紹混凝土后期養(yǎng)護(hù)的措注意事項(xiàng)：

在混凝土構(gòu)件的后期養(yǎng)護(hù)中務(wù)必嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行。首先要保證混凝土表面收光后立第一時間為其鋪設(shè)一層塑料薄膜，目的是排除塑像收縮引起的影響；其次是在鋪設(shè)塑料薄膜下定期補(bǔ)充水份；另外還要在混凝土的預(yù)留管道中通入冷水，以減低構(gòu)件內(nèi)部溫度防止內(nèi)外生成過大的溫差。

在混凝土中設(shè)置預(yù)留的冷卻水管的同時要隨之一起設(shè)置一系列的測溫點(diǎn)。只有布設(shè)出測溫點(diǎn)才能在養(yǎng)護(hù)中適時的明確何時進(jìn)行保溫工作、何時進(jìn)行降溫工作，這樣才能保證混凝土構(gòu)件的內(nèi)外溫差不至于超過25 ℃。測溫點(diǎn)的布設(shè)要遵循著每個墻體都要具有三個代表性的點(diǎn)以及每個墻體的垂直方向的上、中、下三個位置都要具有6個測溫孔，這樣才能保障每一個施工區(qū)段以及不同高程的混凝土結(jié)構(gòu)的溫度都能夠被工作人員實(shí)時的檢測到，這就需要

施工管理人員專門的安排工作人員對每個測溫點(diǎn)進(jìn)行有針對性的記錄，然后根據(jù)記錄的溫度變化隨時調(diào)整循環(huán)養(yǎng)護(hù)水的水溫，進(jìn)一步保障溫度變化對于大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的影響降到最低。此外，工作人員要注意在混凝土冷卻完畢后封閉水管口，封閉用的水泥要與混凝土所用等級一樣。

（3）外界環(huán)境溫度過高時，施工人員務(wù)必進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)。工作人員可以利用小型的水泵進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)工作。澆水養(yǎng)護(hù)也是需要為混凝土鋪設(shè)塑料薄膜的，同時塑料薄膜內(nèi)還要一直存有一定量的水份，以避免上文中提到的干燥收縮及其隨之帶來的危害。一般情況下，混凝土的養(yǎng)護(hù)要超過7 d。

5 結(jié)語

大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的的成因多種多樣，比如溫差、收縮、化學(xué)反應(yīng)、水灰比等，這為防治大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的造成了種種的困難。但面對困境與難題我們不僅要有足夠的科學(xué)知識與手段，還要有足夠的信心與耐心?，F(xiàn)如今，通過探索我們已經(jīng)提出了克服多種情況下大體積混凝土裂縫的措施。我們相信在堅(jiān)持“預(yù)防為主，防治結(jié)合”的路上，大體積混凝土裂縫難題最終會被完美的解決。

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