大体积混凝土裂缝产生原因分析

【摘要】随着我国经济建设的加快，大体积混凝土的使用量也在日渐加大，但大体积混凝土裂缝的存在却一直是困扰工程界的顽疾。本文从工程实践角度对裂缝形成机理做以全面分析，以飨各位业内同仁。

【关键词】大体积混凝土 裂缝 成因

一、材料原因：

大体积混凝土与其他任何材料一样，也具有热胀冷缩的性质，且其温度膨胀系数较小，又是不良热导体，因此温度变形对大体积混凝土工程极为不利。

1.施工过程中，水泥水化热的防治没有引起足够的重视，而大量工程实践证明水泥水化热是大体积混凝土裂缝防治的关键。大体积混凝土结构断面高度较大，表面系数相对较小，其内部温度不易散发，内部温度聚集过高使结构内外温差过大，产生很大的温度应力将结构拉裂。

2.大体积混凝土设计中水泥浆用量过大或用水量过大，干缩效应过大，凝固后干缩开裂。

3.大体积混凝土配合比设计不当，在保证大体积混凝土具有良好工作性的前提下，应尽可能地降低单位用水量，采用低砂率、低坍落度、低水胶比、掺高效减水剂和高性能引气剂、高粉煤灰掺量的混凝土配比设计，生产出较高极拉值的抗裂混凝土。

4、对于重要部位，针对混凝土材料抗裂性能的先天不足，应尽量避免使用收缩性较大的矿渣水泥，适宜采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或者粉煤灰水泥。

5.骨料颗粒级配控制不当，大体积混凝土中大粒径的骨料使用量不足，骨料中的含泥量过大。

二、设计原因：

1.结构设计长度与断面面积的比值过大，超过规范要求的变形缝的最大值，却未合理设置变形缝；结构转角过多，转角处构造措施设置不当，这些容易形成应力集中的薄弱部位，当受到集中应力作用时极易产生裂缝。

2.结构设计中相关的抗裂构造措施未引起足够的重视，角部及厚薄板变化位置未考虑增设网片和其他构造措施。

3.大体积混凝土配比设计时，未考虑延缓水化热集中释放的措施，造成水化热早期集中释放。

4.不能及时大胆的更新和改进设计思路，引入仿生学设计和立体空间设计的理念。采用密筋设计，改善免振混凝土的性能，在满足结构强度要求的同时提高混凝土的抗裂性能，从而有效解决大体积混凝土的抗裂问题。针对大体积混凝土的表面裂缝，在表层或近表位置布设抗裂钢筋网片或铺设玻璃纤维网，增加构造配筋提高抗裂性能，配筋应采用小直径、小间距，特别是在易裂部位设置加强钢筋增强结构的抗裂能力。

三、施工原因：

1.施工与管理经验落后，管理人员质量意识淡薄，质量保障体系不健全。施工现场管理混乱，混凝土施工的各个环节不能严格按照国家有关规范进行，野蛮施工，强打强拆，乱开孔乱剔凿，人为因素干扰都是引起裂缝产生的原因。

2.施工过程中对作业人员的技术交底不到位，施工人员技术素养欠缺，对混凝土特性了解不 足，时常发生在浇捣现场使用加水来增加坍落度的现象。

3.混凝土浇筑时存在过振现象，粗细骨料分离，结构强度分布不均，呈现一定的层间离散性。

4.在浇筑大体积混凝土时，未考虑降低混凝土内部温度的专项措施。在大体积混凝土浇筑过程中存在以下温控问题：

（1）大体积混凝土的内部温度与表面温度、表面温度与环境的温差超过20℃。

（2）混凝土搅拌时，未对搅拌材料降温，造成出机温度过高。

（3）混凝土入模温度过高。混凝土输送时间过长，运输速度过慢，输送过程中温度辐射的影响较大。

5.混凝土硬化过程中和硬化后，由于水分的消失，混凝土较长时间暴露在干燥空气中不加养护。

6.工期安排不合理，大体积混凝土浇筑后养护不到位，施工间歇不能保证，致使混凝土强度增长受到干扰，甚至造成混凝土强度不达标。混凝土浇筑完成后，强度没有形成，过早进入施工放线，模板制作、构件或设备安装等其他作业，致使结构局部遭受集中堆载和冲击荷载的影响。

7.大体积混凝土未按“分段―分块―分层”的原则进行浇注，施工缝间的搭接和处理不合理。

8.冬季施工的冻涨作用的影响未受到足够重视，强度形成初期混凝土受冻胀作用开裂。

9.在混凝土初凝前，错失了闭合混凝土早期表面干缩裂缝时机，未进行二次收面造成表面皴裂。

四、结构所处环境的影响：主要是温度、湿度、振动波以及外力荷载作用的影响。

1.温度原因：温度影响的根本原因还是因为材料的热涨冷缩性质。

（1）结构物在温度变化的影响下，会产生热胀冷缩变形，进而产生相应的拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，便会出现裂缝。

（2）大体积混凝土在浇筑阶段，环境温度对浇筑温度影响较大；特别是气温骤降，会大大增加内外部混凝土温差，应采取温度控制措施，防止因内外温差过大而引起的温度应力。

（3）未采取降低混凝土内外温差的措施，水泥水化产生的热量不能及时导出，水化热作用使的内部混凝土的体积膨胀，温差过大时产生很大拉应力，超过混凝土的抗拉强度，使得混凝土产生裂缝。

2.湿度原因：主要还是因为混凝土材料湿胀干缩性质引起的在干湿界面上应力分布不均匀所造成的。

干湿交替会引起大体积混凝土体积的交替变化，对大体积混凝土的抗裂是很不利的。干湿变形取决于周围环境温度的变化，干燥过程中，发生气孔水和毛细水的蒸发；气孔水的蒸发使毛细孔中形成负压，产生收缩力，导致混凝土收缩开裂。当毛细孔中的水蒸发完后，如继续干燥，则凝胶体颗粒的结晶水脱水蒸发，粒子间距离变小，使凝胶体紧缩，进而引起裂缝。

4.大体积混凝土硬化时发生体积收缩，而收缩受到与其接触物及结构本身的约束，往往引起大体积混凝土受拉开裂，这种收缩与水灰比密切相关。

5.震动波的干扰：该类影响在群体性分期施工或有震害时比较常见，混凝土结构强度形成初期，受临近建筑物的高频施工机械震动的影响，震动波产生的拉力大于混凝土初期抗裂强度，形成裂缝；混凝土结构强度形成后期，该因素主要是在振动波的影响下造成微裂缝的发展以及疲劳强度的降低。

6.外力荷载施加：主要是结构临近荷载的意外施加或非正常释放，导致结构物遭受超过结构自身承受极限而产生裂缝。

五、结束语：

大体积混凝土的裂缝一旦形成，特别是贯穿裂缝出现，对结构危害十分严重，它不仅削弱构件的承载力，更会降低结构的耐久性，影响建筑物的正常使用。现针对裂缝开裂的原因，深入研究裂缝产生的机理，从材料，设计，施工以及管理等多方面对裂缝进行简单的分析和探究，希望在工程实践过程中能对业内同仁有所帮助和借鉴。

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