试论大体积混凝土裂缝控制及处理措施

试论大体积混凝土裂缝控制及处理措施

赵小龙、强江涛

中国水利水电第四工程局有限公司北方公司天角潭项目部 海南儋州

摘要：大体积混凝土是当前建筑施工中较为常见的施工现象，尤其是在超高层建筑以及其他大型水利工程中，其对施工技术的要求比常规混凝土施工更高。本文总结大体积混凝土的特点，裂缝产生原因与控制裂缝的有效措施，以此来推动大体积混凝土施工工作顺利展开，消除裂缝隐患，提高混凝土施工质量水平。

关键词：大体积混凝土；裂缝；控制措施；处理措施

在城市建筑以及大型生态水利项目建设中，高层建筑基础与坝体水利枢纽工程施工占比持续增大，为了提升建筑的容量，不断扩大其规模，结构形式相比过去也变得更为复杂，在这种工程发展现状下，大体积混凝土被使用得越来越多，虽然其适用范围逐步扩大，但是其存在的裂缝问题却影响了工程质量与安全，现分析如何有效处理与控制大体积混凝土存在的裂缝问题。

1大体积混凝土的特点

现代工程中的大体积混凝土具有较大的体型，结构尺寸相对较厚，钢筋以密集化的方式分布，施工期间使用的水泥量也比一般的混凝土更多，需要较长的作业周期，施工中运用的工艺技术也很复杂；完成前期施工建设后，由于体积过大，水泥使用量过多，因此水化热作用强，内部积蓄较多热量，外部环境温度低，导致裂缝产生。以裂缝的尺寸为分类标准，可将裂缝分为宏观裂缝与微观裂缝，其中微观裂缝尺寸小于0.05mm，具体有黏结裂缝、骨料裂缝以及水泥石裂缝，这类裂缝的排列并不均匀，顺沿界面发展，往往不会过深，会对拉力产生束缚作用，如果薄弱部位承受过大的拉力，裂缝会更为深入，甚至引发更严重的断裂问题；宏观裂缝的尺寸在0.05mm以上，只凭借肉眼即可看到，具体有贯穿裂缝、深层裂缝与表面裂缝，其中危害性最小的是表面裂缝，表面裂缝可发展为深层裂缝，一旦出现贯穿裂缝，结构的稳定性与整体性都会被破坏。

2大体积混凝土中裂缝的形成原因

2.1水化热影响

水泥是混凝土的原料之一，进入水化过程后会释放一定的热量，致使混凝土结构内部温度快速升高。大体积混凝土往往具有极大的表面厚度，水化聚集的热量无法得到释放，内部急速升温，混凝土自身的导热性不佳，最初浇筑时的模量与弹性都很少，所以温度应力变化幅度不大，不会出现温度裂缝，但是时间增加后，模量与弹性均在持续增加，逐渐无法控制水泥变形，拉应力大幅增强，混凝土的强度无法继续对抗拉应力时就会形成温度裂缝。

2.2外部环境温度变化

混凝土所处环境温度升高后，浇筑温度也随之升高，如果温度突然降低，且幅度较大，混凝土外部与内部产生温差，大体积混凝土受到温度的影响更加强烈，温差使混凝土结构产生温度变形，从而形成温度应力，如果温差较大，那么温度应力也随之增加，处于高温作业环境中时，大体积混凝土散热难度提高，内部温度最高可达到65℃，延续时间较长，温度应力持续增加，最终催生裂缝。

3大体积混凝土裂缝处理与控制措施

3.1控制水化热引起的温升现象

针对水泥水化热引发的裂缝问题，首先可以考虑选择使用低水化热水泥，影响水化热的主要因素是混合材以及矿物成分的数量。增加水泥中混合材的数量有利于减少水化热，如果材料中的Ca₃(AlO₂)₂与Ca₃(SiO₃)₂占比增大，水化热将变得更加强烈。如果用旱强水泥或者硅酸盐水泥作为大体积混凝土的原材料，水化热就比较大，使用效果不佳，因此可选择热硅酸水泥与矿渣水泥。

水泥导致的水化反应会改变混凝土体积，同时使温度也出现变化，因此可以考虑缩减水泥使用量，从而预防裂缝，尽管大体积混凝土本身的干湿度以及内部出现的化学反应会使其体积产生变动，但是变化幅度均小于水化热。混凝土中骨料的粒径尺寸比较大时，骨料孔隙率与表面积都会缩小，从而减少水泥用量，所以要优先使用大粒径的骨料，并严格控制骨料中各成分的占比，尤其要确保含泥量在1.5%以下。从水化热的角度来看，粉煤灰优于水泥，如果选用高质量的粉煤灰，其水的实际需求也很少，有利于减少单位用水量，通过降低大体积混凝土具有的收缩性，来达到预防开裂的目标。

3.2采用分块分层的浇筑方法

浇筑基础混凝土时，可采用分期、分块与分缝浇筑的方法，以混凝土坝为例，其整体面积很大，可在作业过程中，先借助纵横接缝对整个体系进行划分，再逐一浇筑，以此降低裂缝出现的可能性，缩小基础浇筑面的尺寸后，可进一步增强散热效果，使温度应力得到减弱，同样可以避免产生裂缝。在采取分块浇筑方法的同时，可利用冷却水管中的冷却水来达到散热的目标，这种方法同时还能够缩短混凝土结构的养护时间。在采用分层浇筑的施工方案时，需要确保振捣达到密实的程度，不能有过长的停留时间，否则混凝土材料的粘结力会受到影响。从施工技术的角度来防治裂缝，可采用后浇缝施工工艺，以此来减轻温度应力与外部约束力的作用，同时也形成更好的散热效果。

3.3落实面层保温措施

对大体积混凝土采取保温措施，有利于缩减内外温差，从而预防温度裂缝；可对外露在空气中的模板外侧与结构表面进行覆盖，覆盖物应是保温材料，如湿砂、锯木以及草袋等，确保在混凝土释放热量时，始终保持良好的强度，混凝土外部与内部温差能够被控制到20℃之内。大体积混凝土极易出现裂缝，在完成养护工作后，应继续进行温度监测工作，实现对外部和内部之间的温差的有效控制，通过掌握温度应力，来判断混凝土拉应力与抗拉强度之间的关系。

3.4预防收缩裂缝

面对大体积混凝土，施工单位应当采取主动措施来防治裂缝，而不是等裂缝出现后再进行修复与处理，考虑到大体积混凝土出现开裂现象的可能性较大，所以要重视防裂保护与养护工作，在实际浇筑时，可增加抗裂型钢筋网片。可在施工中运用净浆裹石搅拌技术或者砂浆裹石技术，针对已经完成浇筑的混凝土实施二次振捣，除去材料因泌水现象而形成的空隙以及水分，使钢筋与混凝土之间形成更强的握裹力，避免混凝土因沉落现象而产生裂缝，同时实现对内部微裂缝的控制，强化混凝土的密实性，提高其实际抗压强度。

开展大体积混凝土的养护工作时，养护时间应在14d以上，逐步保温覆盖层，拆除期间始终关注内外温差；保湿养护期间，及时查看养护剂涂层与所用塑料薄膜是否存在缺损，确保混凝土表面始终保持良好的湿度，及时给予水分，可采用淋水法。覆盖薄膜养护技术见图1。

图1覆盖薄膜保湿养护

4结论

大体积混凝土施工技术在大量的施工实践中被不断完善，已经发展到成熟的程度，虽然这种混凝土施工技术能够满足当前的工程建设需求，但是不能忽视其应用问题，如本文探讨的裂缝问题。施工单位应继续积累经验，结合实际施工情况制定有针对性的裂缝防治方案，以此保障大体积混凝土系统的完整性，消除裂缝给工程带来的负面影响。

参考文献

[1] 张建胜. 论大体积混凝土裂缝成因及控制措施[J]. 科学与财富, 2019.

[2] 朱海波. 浅析大体积混凝土裂缝的原因及其控制措施[J]. 建材发展导向, 2019, 17(7):1.