大体积混凝土裂缝成因及控制的探讨

徐晶

（聊城大学建筑工程学院）

步入21世纪来，大体积混凝土结构被应用的越来越多。混凝土的优点虽然较多，但是在施工过程中会出现不同形式、不同程度的裂纹。构筑物的坍塌破坏都从裂纹开始的，破坏的初始阶段是裂纹的扩展。同时，裂纹也会引起渗漏，降低构筑物的耐久性，如脱落面层、锈蚀钢筋、加剧混凝土冻融循环等。

1 混凝土裂纹

裂纹是固体材料中的一种不连续现象，属于结构材料强度理论。混凝土是一种由不同材料组成的非均匀体。里面有固体、液体和气体。当温度、湿度变化时，在外界荷载作用下，初始应力、初始微裂纹、内扩散、传质等现象随时间的变化而变化[2]。裂缝是指混凝土浇筑过程中，由于内外因素（比如天气等）的影响，在混凝土结构凝固后出现裂缝的现象。裂缝是混凝土结构承载力、耐久性和防水性下降的主要原因。

2 产生混凝土裂纹主要原因

各种因素相互影响，导致混凝土结构出现裂缝，但裂缝的发生主要与施工、设计、材料、环境等因素有关。裂缝产生的主要原因是：

（1）在大体积混凝土水泥的水化过程中，水泥必须放出一定的热量，水泥的水化热引起绝热温升。它与水泥掺量和水泥在混凝土单位体积中的变化有关，随龄期的增加呈指数增长。

（2）混凝土温度越高，浇筑混凝土温度越高，混凝土温度越高。混凝土开裂的温度应力是由混凝土内外温差引起的变形引起的。

（3）混凝土的收缩变形

混凝土中约80%左右的水分蒸发，水泥硬化需要20%左右的水分。过量水分蒸发会引起混凝土体积收缩（干缩），这种收缩变形不受约束的影响。如果有约束，就会引起混凝土开裂，并随着龄期的增加而发展。

3 大体积混凝土的裂纹控制措施

为了控制裂纹的开展，应重视控制混凝土温升，延缓混凝土冷却速度，减少混凝土收缩，提高混凝土极限抗拉强度。在大体积混凝土中进行温度监测，采取相应的技术措施，以防止混凝土产生裂纹。

3.1 控制混凝土温升

（1）选用水化热较低的水泥降低水化热，降低混凝土温升。

（2）采用连续级配粗骨料配制混凝土，可降低耗水量和水泥用量，具有较高的抗压强度。粗集料以5～40mm砾石为主，细集料应采用粗砂。

（3）在混凝土中加入复合外加剂和粉煤灰，降低了混凝土的耗水量和水泥用量，进一步降低了混凝土的水化热，降低了混凝土的收缩率，提高了混凝土的性能。

（4）合理控制浇筑温度，建议最高浇筑混凝土温度控制在40℃以下。

3.2 降低混凝土降温速率

（1）保温、保湿法。混凝土浇筑后，给予合理的保温养护和保湿养护很重要，可以使混凝土的水化热降温速率延缓，以免混凝土表面温度与中心温度相差大于规范要求。

（2）降温法。在混凝土内部预埋水管，通入冷却水，降低混凝土内部最高温度，称为降温法。冷却水与混凝土温度的差值不宜大于22℃，来防止冷却过程中，冷却水与周围混凝土温差过大产生拉应力。

3.3 减少混凝土收缩值，提高极限拉伸

（1）配合比。采用集料泵送混凝土，在满足可泵性的前提下，尽量降低砂率。砂率宜为38～45%。坍落度在满足泵送性的条件下尽量选用小值，以减少收缩变形，拌合物到浇筑工作面的坍落度宜为（160±20）mm。

（2）施工混凝土。混凝土浇筑必须连续施工操作，以保证无施工冷缝、自然浇筑层的混凝土浇筑，每层混凝土控制在60cm左右的浇筑厚度。采用二次振动施工技术，减小混凝土收缩，对大面积板进行敲击振动，去除表面浮子，进行二次擦拭。

3.4 设计和施工措施设计合理的高程和平面设计，避免界面突变，从而降低约束应力。避免使用高强混凝土，尽量选用低强度混凝土（C20，C25，C30，c35）。为了减小混凝土结构自约束的影响，应在底板外设置大约束的滑动层。φ8@200mm双向钢筋网可在混凝土表面加装，以提高混凝土的抗裂性能。

3.5 温度实时监测

为了了解大体积混凝土水化热引起的不同深度温度场的变化规律，随时对混凝土内部温度进行监测。将温度传感器嵌入混凝土的不同部位，对施工过程进行跟踪和监控。

4 结语

（1）混凝土裂缝是混凝土材料中的一种不连续现象。构筑物中的裂纹是不可避免的，应要求其有害程度控制在允许的范围内。混凝土中存在着的微观裂纹和宏观裂纹，混凝土中一般都存在微观裂纹，而宏观裂纹是由微观裂纹发展而来的。

（2）由多种因素相互影响，混凝土结构裂缝主要是由水泥水化热、外界温度变化、浇筑温度、约束条件、收缩变形等因素引起的。

（3）从控制混凝土温度、降低水化热、加入适量外加剂、优化设计配合比等方面进行了研究。应采取措施，降低混凝土的冷却速度，在施工过程中小心维护混凝土，减少混凝土收缩，提高混凝土的极限抗拉强度，提高混凝土的约束程度和局部加固程度，并实时监测施工现场的温度等。多角度综合抗裂。