大体积混凝土施工裂缝成因及其防治措施的探讨

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摘 要：随着我国工业化进程的推进和建筑业的快速发展，在建筑结构的施工中，钢筋混凝土结构的应用愈来愈普及。混凝土由水泥、砂石骨料、水以及添加剂等混合形成的一种非均质脆性材料。大体积混凝土裂缝产生的原因和类型众多，如果要降低大体积混凝土裂缝发生的频率，需要从大体积混凝土裂缝的成因入手，从而提出有效的防治措施，这对于有效地降低和控制裂缝的产生，提高施工质量有着深远的意义。文章在对大体积混凝土施工裂缝的成因详细分析的基础上，并提出了一系列防治措施。

关键词：大体积混凝土；裂缝；成因；防治措施

随着我国工业化进程的推进和建筑业的快速发展，在建筑结构的施工中，钢筋混凝土结构的应用愈来愈普及。混凝土由水泥、砂石骨料、水以及添加剂等混合形成的一种非均质脆性材料。大体积混凝土在施工中由于表面积大、厚度较厚、一次浇注体积大等特征，极容易在施工过程中出现各种裂缝，严重影响到建筑物的安全使用，甚至和广大群众的生命和财产安全密切相关。文章对大体积混凝土施工中裂缝产生的原因进行了探讨，并提出了一系列防治措施，这对于加强施工质量的控制有着极其重要的作用。

1 大体积混凝土施工裂缝形成原因

1.1 荷载裂缝

大体积混凝土裂缝产生的原因和类型众多，如果要降低大体积混凝土裂缝发生的频率，需要首先分析大体积混凝土裂缝的成因。一般来讲，导致大体积混凝土出现荷载裂缝的原因主要有两个：第一，直接应力裂缝；第二，次应力裂缝。

直接应力裂缝是由于外部荷载引起的直接应力而产生的裂缝。在设计计算阶段，如果计算模型的选用不合理，结构受力的假设不科学，荷载计算得不正确，结构刚度的处理不恰当，构件的设计断面不足；在施工阶段，如果设计交底不清楚，机械设备选用不合理，材料选用不当，施工顺序不合理；在交付使用阶段，如果实际荷载超出计算荷载，结构受力模式发生改变，发生不可抗力等原因，均可能导致直接应力裂缝的产生。

次应力裂缝是由于外部荷载引起的次生应力而产生的裂缝。在混凝土的使用过程中，如果混凝土的实际工作状态与原先的设计假设存在较大的差异，容易使混凝土构件的某些部位引起次应力从而使混凝土构件的开裂。

1.2 温度裂缝

大体积混凝土在浇筑过程中，由于其表面积较大，同时浇筑的厚度较厚，会导致大体积混凝土的构件内部和外部表面的散热速度存在较大的差异。一般来讲，大体积混凝土的外部散热较快，内部散热较慢，会使得构件的内部混凝土温度远远高于表面混凝土的温度，这就使得大体积混凝土内部和外部之间存在较大的温差。由于大体积混凝土在浇筑过程中，先是由于水泥水化热引起的高温，继而是逐渐地降温，与此同时，大体积混凝土构件随之发生热膨胀和冷收缩，从而在构件内部产生由于温度应力不同导致的变形。

1.3 收缩裂缝

大体积混凝土在施工的浇筑过程中，由于体积的收缩会致使大体积混凝土结构出现裂缝。大体积混凝土在施工过程中收缩幅度和水泥的种类、水泥用量、水量等有着直接的关系。一般来讲，大体积混凝土拌合物中水泥和水的用量越多，可能导致大体积混凝土发生收缩裂缝的概率越高。在大体积混凝土的施工过程中，拌合物在浇筑的过程中，由于水泥的水化热，随着混凝土温度的降低，大体积混凝土会逐渐收缩，在混凝土浇筑结构后的散热和大体积混凝土收缩的过程中，内部会产生不同的收缩应力。一旦大体积混凝土内部的收缩应力大于大体积混凝土的抗拉强度时，就会使大体积混凝土的表面和内部出现收缩裂缝。

1.4 钢筋腐蚀裂缝

如果在大体积混凝土的浇筑过程中，混凝土的质量不合格或者混凝土的保护层的厚度一旦不能满足结构需要，混凝土的保护层极容易受到二氧化碳的侵蚀，使钢筋周边的混凝土碱性大幅度降低，导致钢筋表面的氧化膜遭到破坏。与此同时，钢筋中的铁离子即会和入侵到混凝土中的水分和氧气发生化学反应，产生的氢氧化铁体积为原来的两倍甚至更多，这时钢筋周边的大体积混凝土会产生膨胀应力，致使大体积混凝土沿着钢筋表面产生裂缝，和周边大体积混凝土逐渐剥离。这时钢筋和周边混凝土的握裹力大幅度降低，混凝土构件的承载力大幅度下降，加速钢筋的腐蚀和结构的破坏，并可能诱发其他裂缝的发生。

1.5 其他裂缝

大体积混凝土在施工过程中，会受到基础部分岩土的约束力，这会对大体积混凝土构件带来相应的影响，在混凝土构件内部形成大范围的拉应力区，致使大体积混凝土形成表面裂缝甚至贯穿裂缝。除此之外，原有混凝土的约束力，施工材料的不合格，施工工艺的不合理等因素，也可能使大体积混凝土强度降低，大幅度降低大体积混凝土的抗裂性能，从而产生裂缝。

2 大体积混凝土施工裂缝的防治措施

通过以上对大体积混凝土裂缝的成因分析，我们应选择合理的大体积混凝土施工裂缝的防治措施，这种事前控制的效果远远好于事后控制的效果。一般来讲，大体积混凝土施工裂缝的防治措施可从以下几个方面着手。

2.1 重视设计计算过程

在设计阶段进行方案假设和计算时，应对建筑物的荷载进行详细的分析和计算，充分考虑到各种恒荷载和可能发生的活荷载，不能漏算或计算错误。对混凝土容易开裂的重点部位，如建筑物的深基础和浅基础的交接处，建筑物的高跨和低跨的连接处等部位，应进行重点处理，充分考虑由于地基和基础差异出现的不均匀沉降而导致混凝土的应力。同时在进行钢筋的配置时，在结构构件截面允许和配筋率不变的前提下，应尽量选择较小直径和较小间距的间距，这对预防开裂特别有利。

2.2 选择合理的施工方案

合理的施工方案是有效地预防和控制大体积混凝土裂缝产生的重要前提。在施工方案的选择时，应把控好大体积混凝土的一次性浇筑量、施工时间、振捣时间、运输时间、施工缝的位置和间距等。对于较长部位的浇筑长度，最好按照垂直施工缝分割，尽量将分割缝设置在截面变化位置或受拉、受剪、受弯较小的位置。另外，大体积混凝土的浇筑厚度应控制好，分层位置应尽量设置在构建的变截面处，或混凝土构件受压较小处。在高温或高寒季节，应采取各种辅助措施，控制好混凝土的入模温度。

在材料的选用上，应尽量选用低热水泥或收缩量较小的水泥，如粉煤灰水泥或矿渣水泥等；尽量减少水泥的用量，一般应控制在450公斤/立方米以下；降低水灰比，最好严格控制在0.6以下；在混凝土中添加一定的添加剂，可以大幅度改善大体积混凝土的流动性和易和性；在大体积混凝土浇筑过程中可以掺入少量的纤维材料或设置少量钢筋，可以增强混凝土的抗拉性能。

2.3 严格质量控制

在施工过程中，做好施工质量的控制可以大大降低裂缝发生率。在施工项目中，施工单位作为施工质量的自控主体，应做到从施工作业人员、施工班组、施工项目部的层层质量控制；业主作为项目管理的主体，应对施工质量的控制起到相应的监督和管理作用；监理单位作为建筑市场独立的第三方，应按照业主的委托和要求对施工质量进行监理，一旦发生质量问题，及时提出整改意见和建议；建设项目的主管部门应当对项目的所有利益相关方，具体包括施工单位、建设单位、监理单位等，同时进行监督和管理。

2.4 做好混凝土的养护

混凝土养护的目的是保证混凝土的正常硬化和强度增长，尽量不受或者少受外界环境的影响。加强大体积混凝土养护的关键技术问题是，尽量使大体积混凝土的温度缓缓下降至外界的气温，避免在降温过程中出现较大的温差而产生温度裂缝。

加强大体积混凝土的养护，应尽量推延混凝土的拆模时间，保证混凝土构件拆模前具有足够的强度。在混凝土浇筑完成后，应及时采取措施，用湿麻片或草帘覆盖，在养护过程中应及时洒水，保证足够的混凝土养护时间，一般以混凝土强度增长最快的阶段为佳，以7-28天为宜。

3 结束语

实际上，大体积混凝土裂缝的产生在施工过程中是普遍存在的。大体积混凝土裂缝产生的原因和类型众多，裂缝的产生不仅会降低混凝土构件的强度，同时能影响构件的抗渗性能，甚至导致钢筋的侵蚀，从而影响整个建筑物的承载能力。因而，如果要降低大体积混凝土裂缝的发生频率，需要对大体积混凝土裂缝产生的原因进行详细分析，并采取合理有效的防范措施预防混凝土裂缝的产生和发展，这对于有效地保障施工质量有着深远的意义。

综上所述，通过对大体积混凝土施工裂缝的成因进行分析，并采取相应的防范措施，可以将大体积混凝土裂缝减少到一定的合理范围。然而，由于大体积混凝土裂缝产生的原因众多，要完全避免大体积混凝土裂缝的发生尚有一定的难度，这需要我们作大量的研究和探讨。

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作者简介：张云通（1973，1-），男，籍贯：河南省鲁山县，鲁山县兴华建筑有限公司工程师，1996年毕业于河南省投资管理学校建筑经济专业，本科，研究方向：建筑施工。

李晴（1979，10-），男，籍贯：河南省正阳县，河南省城乡规划设计研究总院有限公司工程师，2012年毕业于西南交通大学，硕士，研究方向：岩土工程。