浅析大体积混凝土裂缝产生原因及防治措施

【摘 要】随着越来越多的水利水电工程项目相继建设，大结构、大体积混凝土的质量保证也越来越重要。而裂缝现象相对于一般混凝土更为普遍的存在于大体积混凝土中。本论文主要对水工大体积混凝土的裂缝成因、控制措施进行研究。依据各原因、措施和相关经验，并提出合理的控制措施和改进建议。

【关键词】大体积混凝土；裂缝；原因；措施

1、水工大体积混凝土裂缝产生原因

水工大体积混凝土裂缝产生原因较多，主要有温度裂缝、收缩裂缝以及结构原因裂缝。下面将做一下介绍和分析。

1.1温度裂缝

温度裂缝是大体积混凝土的主要裂缝。产生的主要原因是由温差造成的。温差可分为以下三种：混凝土浇注初期，产生大量的水化热，由于混凝土是热的不良导体，水化热积聚在混凝土内部不易散发，常使混凝土内部温度上升，而混凝土表面温度为外环境温度，这就形成了内外温差；另外，在拆模前后，表面温度降低很快，造成了温度陡降，也会导致裂缝的产生；最后，当混凝土内部达到最高温度后，热量逐渐散发而达到使用温度或最低温度，它们与最高温度的差值就是内部温差，从而产生裂缝。

1.2收缩裂缝

收缩裂缝一般分为干缩裂缝和塑性收缩裂缝。干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。水泥浆中水分的蒸发会产生干缩，且这种收缩是不可逆的。塑性收缩裂缝形成过程与混凝土的泌水有关。当混凝土成型后的静止过程中，部分密度较大的固体颗粒向下沉积，而水则只能向上浮动，一部分水泌出到混凝土的外表面，称为外泌水。另一部分被截留在钢筋及粗骨料的下面形成水囊，水分蒸发后产生孔隙及界面裂缝，从而降低了钢筋与混凝土之间的粘结强度以及水泥石与骨料之间的界面强度，这部分水称为内泌水。泌水使混凝土的体积缩小，促成了混凝土塑性裂缝的产生。

1.3结构裂缝

结构裂缝一般分为结构沉陷裂缝和由荷载计算差错引起的。由于基础沉降和模板支设等原因产生的结构裂缝较荷载计算差错的产生的裂缝多，这种结构性裂缝一般不会发生，但如果发生，后果将是不堪设想沉陷裂缝是由于结构地基土质不匀、松软，或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致。或者因为模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致。特别是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降，致使混凝土结构产生裂缝。荷载设计方面主要是对复杂环境考虑不足，对于结构受力和应力集中部位计算错误等，受外力及水力作用会发生，具有较强的专业特点。

2、水工大体积混凝土裂缝防治措施

2.1温度裂缝防治措施

（1）材料、配合比措施

温度裂缝主要是由于温差产生的，由于温差主要是由水化热产生的，所以为了减小温差就要尽量降低水化热，为了降低水化热，要尽量采取早期水化热低的水泥。在施工中一般采用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。另外，在不影响水泥活性的情况下，要尽量使水泥的细度适当减小；为了减少水泥用量，降低水化热并提高和易性，我们可以适当掺加粉煤灰，粉煤灰能够与水泥的水化产物进行二次反应，是其活性的来源，可以取代部分水泥，从而减少水泥用量，降低混凝土的热胀；由于粉煤灰颗粒较细，能够参加二次反应的界面相应增加，在混凝土中分散更加均匀。

（2）施工控制措施

混凝土的拌制、运输必须满足连续浇筑施工以及尽量降低混凝土出罐温度等方面的要求。混凝土在实际温度养护的条件下，强度达到设计强度的75%以上，混凝土中心与表面最低温度控制在25℃以内，预计拆模后混凝土表面温降不超过9℃以上允许拆模。

做好混凝土表面隔热保护。在混凝土在拆模后，特别是低温季节，在拆模后立即采取表面保护，防止表面降温过大，引起裂缝。另外，研究资料表明，当日平均气温在2～3d内连续下降不小于6～8℃时，28d龄期内混凝土表面必须进行表面保护。

加强混凝土洒水养护。混凝土浇注完毕后，应及时洒水养护以保持混凝土表面经常湿润，这样既减少外界高温倒罐，又防止干缩裂缝的发生，促进混凝土强度的稳定增长。一般在浇注完毕后12～18h内立即开始养护，连续养护时间不少于28d或设计龄期。

2.2收缩裂缝防治措施

（1）材料措施

收缩裂缝的影响因素较多，在材料方面主要影响因素是混凝土中的用水量和水泥用量。要增加混凝土的和易性和施工度，降低表面泌水，减少发生塑性收缩。对于高强混凝土，应适当掺加细矿粉和膨胀剂，使用高效减水剂，通过试验掺入适量粉煤灰。由于粉煤灰的比重较水泥小，混凝土振捣时比重小的粉煤灰容易浮在混凝土的表面，使上部混凝土中的掺合料较多，强度较低，表面容易产生塑性收缩裂缝。因此，粉煤灰的掺量不宜过多，在工程中我们应根据具体情况确定粉煤灰的掺量。可适当掺入聚丙烯纤维以减少表层混凝土裂纹。

（2）施工工艺措施

在混凝土运输过程中要保证混凝土的和易性，在浇筑现场一定要先做坍落度，合格后才能应用于施工中。在混凝土浇筑过程中，严格按规范进行操作，必要时进行二次振捣。泵送混凝土的水灰比一般较大，泌水现象也较严重，要及时清除混凝土表面的泌水，不及时清除，将会降低表层混凝土的质量。

在混凝土尚处于塑性状态时，受到不能承受的拉压力，不但会造成损坏，混凝土的表面还会出现分布不均匀的裂缝，出现裂缝以后，混凝土内的水分蒸发进一步加大，于是裂缝进一步扩展。所以对于混凝土强度未达到要求（1.2N/mm2）以前，严禁在其上面来往行人和进行安装模板、钢筋及支架的作业。

为保证浇筑成型的混凝土在规定龄期内达到设计要求的强度，并防止产生干收缩裂缝，必须认真细致地做好养护工作。在自然气温条件下，应于混凝土浇筑后规定时间（12～18h）以内，即用麻袋等保水性材料在混凝土表面加以覆盖，并及时浇水养护以保证混凝土具有足够的湿润状态，养护时间不得少于14d或按设计要求进行。

2.3结构裂缝防治措施

（1）设计措施

在设计阶段就应将防裂作为重要内容在图纸设计和设计说明中充分考虑，有以预防为主的思想，在设计阶段就应考虑到可能出现的沉降、结构等方面裂缝的防范。

在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能地降低混凝土的单位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水灰比）二掺（掺高效减水剂和高性能引气剂）一高（高粉煤灰掺量）”的设计准则，生产出高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值的抗裂混凝土。

在结构设计中应充分考虑施工时的气候特征，合理设置后浇缝，保留时间一般不小于规定天数。如不能预测施工时的具体条件，也可临时根据具体情况作设计变更。

（2）施工控制措施

作为施工方，也应做好工程环境考察，了解地质情况。在基础施工阶段，严格基础施工质量保持均匀沉降，加强施工过程沉降位移观测。采取针对措施，保证应力集中和受水力冲刷较大部位的施工质量。

混凝土的浇筑方法可用分层连续浇筑或推移式连续浇筑，不得留竖向施工缝，并应符合下列规定：一是混凝土的摊铺厚度应根据所用振捣器的作用深度及混凝土的和易性确定，当采用泵送混凝土时，混凝土的摊铺厚度不大于600mm；当采用非泵送混凝土时，混凝土的摊铺厚度不大于400mm。二是分层连续浇筑或推移式连续浇筑，其层间的间隔时间应尽量缩短，必须在前层混凝土初凝之前，将其次层混凝土浇筑完毕。层间最长的时间间隔不大于混凝土的初凝时间，当层间间隔时间超过混凝土的初凝时间，层面应按施工缝处理。

3、结论

大体积混凝土的开裂是目前学者和工程界关注的一个重要问题，也是一个值得攻坚克难的课题。只要我们从设计、材料和施工、养护等四方面采取切实措施，敢于采用新技术、新工艺，做好工程事前、事中、事后的质量管理，就能防止或减少有害裂缝的发生，保证混凝土工程的施工质量。

参考文献：

[1]李伟杰.浅谈大体积混凝土施工质量的问题及控制方法.工程管理.2009第19期

[2]田俊岳.水工大体积混凝土温度裂缝产生原因及预防措施.河南水利.2005第10期

[3]周波.大体积混凝土裂缝产生原因及防裂措施.江苏水利.2007第5期