試論大體積混凝土開裂的起因及防裂措施

陳美珍

0 引言

建筑工程的建設質量與人們的生活息息相關，不僅可以滿足人們對美好居住條件的向往，而且關系著人們的生命財產安全。所以，建筑行業應注重提升建筑施工質量，優化升級施工技術，建造出高質量的建筑物，推動建筑行業的可持續發展。大體積混凝土在建筑施工中是較為常見的施工技術，滿足了建筑行業發展的技術支持和質量保證。然而，在大量施工實踐過程中，大體積混凝土施工技術依然會出現裂縫等問題，對工程外觀、工程質量、工程建設進度等形成一定程度的影響。因此，非常有必要對建筑工程大體積混凝土施工技術產生裂縫原因進行研究，同時優化施工技術，有效保障建筑工程施工質量。

1 大體積混凝土概述

1.1 大體積混凝土概念

大體積混凝土，是指混凝土結構物實體最小幾何尺寸＞1m 的混凝土，或預計會因混凝土中使用的膠凝材料水化而導致溫度發生變化，進而出現有害裂縫的混凝土。

1.2 大體積混凝土施工特點

與其他混凝土施工相比，大體積混凝土結構厚且體積較大，所需要的施工要求較高，其包含以下幾點。

1.2.1 施工過程復雜

在使用大體積混凝土技術的過程中，由于施工環境的復雜性和其他因素的原因，在施工時，可能會出現一些未知情況，這些情況不但會影響到工期進度，還會影響到項目質量。不僅如此，大體積混凝土在溫度和養護方面的要求非常嚴格，施工時必須按照相關澆筑技術進行操作，因此增加了施工的復雜性。

1.2.2 容易出現裂縫

在建筑施工中，由于混凝土的結構體積較大，出現結構裂縫的幾率也較大，這也是導致施工質量出現問題的因素。因此，需要施工部門加大控制力度，以避免大體積混凝土出現裂縫。如果混凝土的結構增大，會使其在凝固的過程中受到更多環境方面的影響。如果不能將內部熱量發散到外部，將會出現水化熱的現象，水化熱是產生溫度應力和收縮應力的原因，如果不加以處理，會導致混凝土結構表面出現裂痕，裂痕的存在會降低混凝土的整體性、耐久性和防水性。此外，隨著裂痕逐漸變大，將嚴重影響建筑物的使用年限，為避免整體質量下降，必須做好大體積混凝土的防滲工作。由此可見，出現裂縫的主要原因是未能有效降低混凝土內部溫度，使內外溫差較大。大體積混凝土產生裂縫，會給建筑的結構帶來一定的損害，且很難控制，在修復的時候所需要的成本更高。

2 大體積混凝土裂縫產生的主要原因

2.1 溫度裂紋

在混凝土中，水泥水化放熱以及太陽直射都是產生溫度裂縫的原因，主要因為內外溫差大，導致收縮、膨脹產生溫度應力。如果溫度應力大于預先設計的抗拉強度，很容易出現裂紋。一般情況下，混凝土會受到內部溫度的影響，溫差變大時，混凝土的內部應力也會變大。當應力超過預計的應力時，混凝土的表面會出現裂縫。依據《大體積混凝土施工規范》（GB 50496-2012），大體積混凝土主要是幾何體在1m 以上的混凝土，因此，常見的高建筑樓層以及水利項目工程等都是大規?；炷两ㄖ?。大體積混凝土的體積相對較大，因此遇到水時反應強烈，且內外部分的溫度差較大，會產生明顯的溫度應力，進而使混凝土出現較深的裂縫。

2.2 收縮裂紋

有兩種情況會使大體積混凝土產生收縮裂縫：（1）凝結，即混凝土的總量在凝固的過程中會減少，混凝土凝固時水分蒸發，水和顆粒將會慢慢結合。在大多數情況下，水泥的干燥過程以及保護過程是從表面開始的，這會導致混凝土的含水量梯度不均。當水梯度不均勻收縮時，混凝土的表面張力將會增加。當內部混凝土的壓力超過抗拉強度時，會因收縮而出現裂縫的情況。（2）減少積水量也是非常重要的，當混凝土凝固時，地表蒸發大量水分，從而減少混凝土體積。在壓縮過程中，表面水分會迅速蒸發，這時混凝土表面的壓力會增大，因此出現壓縮裂紋。若混凝土表層的拉伸力過大，甚至大于規定的極限值時，也會產生裂縫。

2.3 鋼筋腐蝕

在大體積混凝土加工過程中，經常遇到混凝土結構質量下降的問題，且會出現混凝土密度不達標、縫隙過大、質量低下等現象?？諝庵兴趸急銜B入至其中，嚴重時會腐蝕到材料表面。除此之外，在鋼筋被腐蝕的過程中，混凝土之間的裂縫會朝著腐蝕的鋼筋方向擴展，導致整個結構被損壞。為了有效防止鋼筋被腐蝕，必須加大對現澆混凝土的密度、裂縫和保護鋼厚度的控制。在實際的施工過程中，增加對于混凝土施工質量的重視程度，以保證混凝土施工高質量的完成，還可以減少外部二氧化碳的滲透，提高鋼材的防腐能力。

2.4 凍脹裂縫

在冬季施工過程中經常出現凍脹裂縫。當溫度低于零度時，如果混凝土含水量過高，容易結冰，且混凝土體積隨著時間的推移而增大，最終導致開裂。如果在低溫下進行施工，要對相關的預應力孔進行測量，以確保外界溫度是足夠的。否則，預應力孔洞在沿管子方向固結后容易出現凍脹裂縫。凍脹開裂和溫度開裂兩者出現的條件差別很大，凍脹開裂的現象容易在北方地區出現，因此該地區的工程師應予以更多的關注。此外，大體積混凝土在寒冷地區經過長期的暴露后，對表面溫度更加敏感，會出現局部拉伸應力變大的情況，從而產生裂縫。特別是在雷暴等極端天氣條件下，由于混凝土表面溫度迅速下降，但內部溫度變化不明顯，容易出現內外溫度不平衡的現象。故而在施工的過程中，要嚴格控制水泥的用量。對混凝土進行養護時，要著重控制溫度。若上述溫度的措施得不到有效應用，那么混凝土表面會因外界環境溫度的影響產生裂縫，極大程度地影響了施工質量。

3 大體積混凝土施工材料的要求

3.1 水泥

大體積混凝土結構通常熱性能較差，因此在施工過程中應選用低水化熱的水泥材料。本身的礦物構成以及細度是決定水泥水化反應強度的重要物質。為了減少水泥水化反應熱，必須選用適當的礦物成分和粉碎程度，以便有效降低水泥的水化反應速率。由于水泥的細度會對水化反應的放熱速率有較大的影響，因此要選擇細度恰當的水泥材料。

3.2 活性混合材料

一般情況下會在大體積混凝土中加入適當的活性混合材料，以此來降低水泥的含量，這可以控制內部溫度。其中比較常見的活性混合材料是粉煤灰，使用粉煤灰的好處有很多。（1）由于粉煤灰反應速度慢，散熱的速度適中，取正確的粉煤灰代替水泥能夠有效降低水泥的散熱速度，使達到最高溫度的時間變長。（2）粉煤灰能夠改善混凝土結構的和易性，有效降低混凝土在凝結過程中的內部溫度，并保持內外溫度均衡。（3）粉煤灰有改善水的效果，可以有效提高混凝土結構的強度，進而降低出現裂縫的可能性。（4）粉煤灰含有大量玻璃球顆粒且硬度很高，此外，其表面積較小、水吸附能力較低，可以減少混凝土的收縮，提高混凝土強度，有效防止裂縫的出現。

3.3 外加劑的選擇

在大體積混凝土中經常會用到添加劑，例如緩凝劑、曝氣劑、高效水凝劑等。不同的外加劑效果不同，合理使用可以降低水化反應的強度，此外，還要保證內外散熱的速率，速率均衡可以有效提升結構整體的質量，避免發生裂縫現象。

3.4 骨料的選擇

在配置大體積混凝土的材料時，要嚴格按照規定標準，適當減少用水量以及水泥的含量，以此來降低水化反應的強度。調制骨料時要根據規定的砂率添加粗砂，不僅要注重材料的配合比，也要注意黏稠度，減少水和水泥的使用量，避免開裂。實踐表明，在給定的W/C 和稠度中，所用的水泥和水相對較少時，可以有效控制水化反應的強度。

4 大體積混凝土裂縫的控制措施

4.1 準備施工技術

在進行混凝土的施工過程中，必須設置科學合理的組織步驟。工程質量部應當參照實際施工組織規劃，進而制定出相關標準和方案。如果使用商品混凝土，那么要加強對商品混凝土工程的控制，以確保商品混凝土在施工過程中能夠符合相關要求。在施工過程中安裝適用的水電站，以保證混凝土的施工如期穩定進行。此外，還需要準備充足的混凝土養護物品，并對平面測量點的溫度結構進行跟蹤和預處理。

4.2 加強物資管理

依據相關規定和要求，混凝土在施工過程中要降低收縮的能力。使用的方法有：選擇適當的原材料；選擇低水化熱水泥，可以減少加水時帶來的不利因素；按照規定增減水劑；減少砂土的比例；降低水和石灰之間的比例等。在進行混凝土配置的過程當中，必須合理控制水和砂土之間的配比。對不同配比的原成分進行科學試驗，結果表明，水含量越高后期混凝土凝結過程中產生縫隙的概率就越大，會降低混凝土的施工質量?；炷灵_裂，可以適當降低水灰比。除此之外，在調制水泥混凝土的時候，要重點關注砂土的含量。若水量較少砂土含量較高，水灰比過小砂層過厚時，會導致混凝土的耐磨性和硬度大幅度降低。另外，若使用了添加劑，那么必須理解添加劑在材料混合中的性能。選擇添加劑的種類在施工前進行試驗，根據結果選擇適當的添加劑。

4.3 加強大體積混凝土的溫度控制

混凝土在攪拌過程中要適當降低溫度，可以在水中加冰以降低水溫。當天氣溫度較高時，可以在砂石所在的地方搭建遮陽棚，防止太陽直射，能夠有效降低砂層的溫度。另一方面，冷水沖擊混凝土也能夠有效降低溫度，效果甚佳。相關人員在運輸混凝土時，有必要在車的兩側安裝噴水管道，使其在施工之前便擁有較低的溫度。此外，在混凝土結構中嵌入冷卻管，通過循環冷卻水排出內部熱量。要控制好混凝土的溫度，溫度高時適當調整溫度，否則會加大出現裂縫的概率。

4.4 提高混凝土澆筑質量，加強養護管理

如圖1 所示為混凝土澆筑施工現場照片，為了保證混凝土澆筑施工的質量，需要注重以下幾個步驟：首先，在進行鋼筋混凝土的施工時，加大對施工質量的管控，保證組裝成功的鋼筋骨架能夠準確地放入適當位置。其次，相關人員在進行混凝土的澆筑時，先進行晃動，以便使混凝土成型后更加堅硬?；炷翝仓?，使用振搗的方法去除混凝土中的水分和空隙，降低混凝土的裂縫。此外，還要對澆筑的混凝土進行保溫、防潮等措施。夏季（高溫季節）施工時，混凝土應盡早灑水養護，并用草編袋覆蓋、保濕。要適當保持混凝土表面的水分，以防混凝土表面過度干燥發生裂縫。在冬季施工時，應當格外注意溫度過低帶來的影響，確保保溫材料能夠及時保護混凝土，保證混凝土的表層溫度。

圖1 混凝土澆筑施工圖

做好后期的養護工作有利于延長混凝土的使用壽命，但由于混凝土的面積較大，因此，后期的養護工作難度較大。施工時的養護，施工人員可以在混凝土初凝與中凝之間實施二次鼓搗，或者通過排除積水來減少裂痕，在混凝土澆筑后的6～18h，要進行灑水工作，以防止內外溫差較大出現裂痕。除此之外，對一些特殊區域可以進行針對性的養護，養護時間可以延長，一般來講混凝土的養護時間在28d 左右。由于養護工作難度較大，用時較長，養護需要安排專業人員進行操作，上述措施都能夠很好地養護混凝土，也可以通過分析定期養護的數據，對養護措施進行更新和改善。

5 結語

綜上所述，我國建筑業的快速發展，與建筑技術的推廣和創新有很大的關系。大體積混凝土是現代住宅建設中使用較為頻繁的技術之一，因此，控制混凝土的結構對于房屋建設來說是非常重要的。而混凝土的結構主要會因溫度變化而產生裂縫，所以可以從材料、混合比以及運輸等幾個方面進行控制，進一步提升大體積混凝土的施工質量，滿足建筑結構的安全性和耐久性，并為現代化房屋的建設奠定堅實的基礎。