建筑施工中大体积混凝土裂缝的成因机理及对策
混凝土已经成为现代与人们生活密不可分的建筑材料，裂缝是混凝土工程常见问题。如何有效控制大体积混凝土裂缝的产生，是当前混凝土工程的一个重点和难点。本文分析了大体积混凝土裂缝产生的原因，重点对裂缝产生的机理进行了探讨，并从材料选用，理论设计及施工控制等方面提出有针对性的措施。
标签：大体积混凝土；裂缝；对策
引言
混凝土裂缝轻者降低建筑物的耐久性和对混凝土内部的钢筋材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土结构的承载力、使用价值等。严重的将危及建筑物的整体性和稳定性，直接威胁到人民的生命、财产安全。混凝土裂缝产生的是多方面的，这与它本身材料组成的特质有关。混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质的多项复合脆性材料。由于混凝土施工和本身变形和约束等一系列问题，使混凝土硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝。微裂缝通常是一种无害裂缝，对混凝土的承重、防渗及其他功能不产生大的危害。但是在受到外部因素如荷载、温差等作用之后，这些微裂缝就会不断的扩展和连通，最终形成我们肉眼可见的“宏观”裂缝。裂缝削弱了混凝土的整体性及承载能力，影响了工程的安全运行，因此，探讨混凝土工程裂缝的成因和采取相应的预防措施有重要的现实意义。
1 裂缝产生的原因及机理
（1）温度变化引起的裂缝。大体积混凝土施工过程中，由于混凝土具有热胀冷缩的性质，大体积混凝土自身又具有一定的保温性能，混凝土水化时产生的大量水化热得不到散发。其内部温升幅度较其表层的温升幅度要大得多，而在混凝土升温峰值过后的降温过程中，内部降温速度又比其表层慢得多。当外部环境或结构内部温度发生变化时，导致混凝土内外温差较大。混凝土各部分的热胀冷缩（称为温度变形）及由于其相互约束及外界约束的作用而在混凝土内产生的应力（称为温度应力）。一旦温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，超过极限，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。在某些大跨径桥梁中，温度应力可以达到甚至超出活载应力。温度裂缝区别其它裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化的主要因素有年温差、日照、骤然降温、水化热、蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当等。日照和下述骤然降温是导致结构温度裂缝的最常见原因。
（2）混凝土在硬化的过程中，由于干缩引起的体积变形受到约束时产生的裂缝，这种裂缝的宽度有时会很大，甚至会贯穿整个构件。
（3）在厚度较大的构件中，由于混凝土的塑性塌落引起的裂缝。
（4）当有约束时，混凝土热胀冷缩所产生的体积涨缩，因为受约束力的限制，在内部产生了温度应力，由于混凝土抗拉强度低，容易被温度引起的拉应力拉裂，从而产生温度裂缝。由于太阳暴晒产生裂缝也是工程中最常见的现象。
（5）混凝土加水拌和后，水泥中的碱性物质与活性骨料中活性氧化硅等起反应，析出的胶状碱——硅胶从周围介质中吸水膨胀，体积增大三倍，从而使混凝土涨裂产生裂缝。
（6）收缩引起的裂缝。在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在炎热的大风天气，混凝土表面蒸发较过快，造成混凝土内部水化热过高，在混凝土浇筑数小时仍处于塑性状态，易产生塑性收缩裂缝。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因，另外还有自生收缩和炭化收缩。
2 大体积混泥土裂缝控制的措施及对策
（1）配合比设计过程控制
混凝土配合比设计时，在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能的降低混凝土的单位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水胶比）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。施工时要严格控制混凝土配合比，计量要准确，坍落度抽检工作要加强，不能流于形式。
（2）对松软土、回填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固。施工过程中应经常观察模板的位移和混凝土浇捣的密实情况，不能漏振，过振，保证模板有足够的强度和刚度，且支撑牢固，并使地基受力均匀。在第一次振捣后要进行第二次振捣。模板拆除的时间不能太早，且要注意拆模的先后次序。
（3）改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量，降低水化热。配置大体积混凝土宜使用低水化热水泥，如硅酸盐水泥或普通硅酸水泥、矿渣水泥，此外可掺加膨胀剂、适量的粉煤灰等。减少水泥用量，将水泥用量尽量控制在450kg/m3以下。根据构造要求情况配置必要的钢筋起到限裂的作用。降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。
（4）《规范》中要求采用新技术、新工艺、新材料和新设备。在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌合物的流动性、保水性，降低水化热，推迟热峰的出现时间。在设计时要选用碱活性小的砂石骨料，同时注意选用低碱或无碱外加剂以及选用合适的掺和料抑制碱性骨料反应。大体积混凝土的温度应力与结构尺寸相关，混凝土结构尺寸越大，温度应力越大，因此要合理安排施IT序，分层、分块浇筑，以利于散热，减小约束。
3 温控检测及养护
混凝土的养护不仅对防止早期表面裂缝显得重要，它对混凝土后期强度的发展、混凝土的进一步成熟和耐久性等也同样重要。大体积混凝土的裂缝，特别是表面裂缝，主要是由于内外温差过大产生的。加强混凝土的早期养护，新浇筑的混凝土就像刚刚出生的婴儿，需要体贴关心和爱护。在浇筑完成后，随着水泥的水化过程，混凝土的温度逐渐升高，因为表面散热快，温度升高较为缓慢，内部则不易散热导致温度较高。拆模后要挂草帘或铺草浇水养护保湿。当内外温差超过20℃时混凝土因内外温度应力造成裂缝，此时应该通过测温点测量，掌握内外测点温度变化，及时调整养护措施降低混凝土的内外温差。适当延长混凝土的养护时间。为了确保新浇筑的混凝土有适宜的硬化条件，防止在早期由于干缩而产生裂缝，大体积混凝土浇筑完毕后，应在12h内加以覆盖和浇水。对有抗渗要求的混凝土，采用普通硅酸盐水泥拌制的混凝土养护时间不得少于14d；采用矿渣水泥、火山灰水泥等拌制的混凝土养护时间不得少于12d。
覆盖养护是最常用的保温保湿养护方法。主要措施是：冬季施工时，要适当延长混凝土保温覆盖时间，并涂刷养护剂养护。为使混凝土尽早达到一定强度，多采用外加剂配合蓄热养护等措施（外加剂一般采用减水剂、早强剂等；养护有蓄热养护法、蒸汽养护法和电热养护法）；非冬季施工时，大体积混凝土的养护首先是要防止温度裂缝，一般的采用洒水养护，浇水工具可以采用水管、水桶等工具保证混凝土的湿润度。在浇筑完成后，12h以内应进行养护；混凝土强度未达到C12以前，严禁任何人在上面行走、安装模板支架，更不得作冲击性或上面任何劈打的操作。表面覆盖法，应在初凝以后开始覆盖养护，在终凝后开始浇水（12h后）覆盖物、麦杆、烂草席、竹帘、麻袋片、编制布等片状隔热材料，防止混凝土表面热量的散失，保持混凝土内外温度场呈均匀上升，减小混凝土温度内外应力差以达到防止裂缝的目的。最初几天是养护的关键时期，在施工中应切实重视起来。
4 结论
形成混凝土裂缝的原因很多，有混凝土自身的水化热过高、养护不及时、拆模过早、振捣不密实、钢筋保护层小或是过大等。通过对混凝土裂缝的成因分析，区别对待，有针对性的提出控制措施。采用合理的方法进行处理，“居安思危，防忠于未然”，并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，具体施工中我们要多观察多总结，综合多种预防措施，减少混凝土工程病害，提高施工质量。
参考文献
[1]李文军，宋建强.建筑工程中混凝土裂缝问题的探讨.广东建筑，2008.
[2]陈海仙，易志成.大体积混凝土裂缝的成因机理及对策.上海建筑，2009.
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容