大体积混凝土裂缝成因及预防措施

浅谈大体积混凝土裂缝成因及预防措施

【摘要】混凝土结构裂缝问题是混凝土施工中常见的质量问题，本文主要针对大体积混凝土裂缝的成因与控制措施进行简单的探讨。

【关键词】大体积混凝土；裂缝成因；预防措施

0 引言

随着我国国民经济的高速发展，钢筋混凝土结构已经普遍用于工业和民用建筑中，混凝土结构施工的有效控制，是保证整个建筑结构稳定、安全的有效途径。由于受到温度、湿度等因素的影响，大体积混凝土在施工的过程中容易产生各种裂缝。裂缝的产生，不仅使工程的外观受到一定的影响，同时也使工程无法顺利进行，混凝土结构构件的裂缝成了一个很普遍的技术问题，也一直是施工中最为常见和难以克服的弊病，在某些情况下，裂缝会导致非常严重的后果。因此，对于混凝土裂缝的有效控制，是十分重要的。

1 大体积混凝土裂缝产生原因分析

混凝土裂缝按产生的原因可分为两类：一是，结构型裂缝，是由外荷载引起的，包括常规结构计算中的主要应力以及其他结构次应力造成的受力裂缝。二是，材料型裂缝，由非受力变形变化引起的。例如温度、湿度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素所引起，这种裂缝的形成是一个渐进的过程，与环境的变化，约束的状态息息相关。

1.1 硬化前裂缝、下沉收缩缝

在混凝土浇筑后的1至2小时内当混凝土尚未凝固期间沿钢筋的

走向在混凝土表面产生的裂缝，这是由于混凝土浇筑后收缩下沉引起，在钢筋的上方与其周围的收缩差而发生的裂缝。这时混凝土尚未凝固，在其表面又发现细微张裂，这往往是水分从混凝土表面蒸发而产生。其影响的因素很多，拌合物的用水量、水泥的用量、振捣情况、大气温度及其它一些因素，在夏季高温天气下尤为明显，这时候就要加强浇水养护、保持湿润。

1.2 温度应力可能造成的裂缝

在实际施工阶段中，由于混凝土会由温度最大值逐步冷却直至稳定的应用温度，因而位于其内部会形成较大拉应力。而浇筑混凝土完成后在逐步硬化阶段中，又会由于水泥水化作用形成较多水化热，并位于大体积混凝土中聚集，很难快速散发，进一步令混凝土内部产生快速上升的温度变化，进而令结构外部与内部形成了显著的温差效应、不同水平的热胀冷缩变化，进而在混凝土表面逐步形成了较大拉应力。一旦其高于混凝土抗拉极限标准，便会位于混凝土表面形成裂缝。工程建设混凝土施工实践中，一旦周围环境温度形成了显著波动，或由于发生寒潮气候令混凝土受到了不良影响，也会令其表面形成了快速的温度降低并引发收缩变化，由于受到混凝土内部的抑制作用，表面收缩在约束下便会产生较大拉应力进而引发了裂缝的形成。

1.3 干燥收缩裂缝

此种裂缝由表面逐步扩展到内部，较多混凝土其温度在内部呈现出缓慢低水平变化，然而在表面的湿度范围则会显著激烈的波动。

由于湿度梯度，造成混凝土表面收缩大内部收缩小，致使表面受到拉应力，当拉应力大于混凝土当时的抗拉强度（轴拉、弯拉）时混凝土表面便出现开裂。

1.4 钢筋锈蚀裂缝

主要是钢筋受到腐蚀造成的裂缝。在施工中一定要确保钢筋的保护层厚度，这是避免此种裂缝产生的唯一的措施。

1.5 材料引起的裂缝

材料所引起的裂缝主要指碱骨料反应。碱骨料反应产生的一些碱性离子与某些活性骨料产生化学反应并吸收周围环境中的水而体

积增大，造成混凝土酥松、膨胀开裂。另外由材料质量原因引起的裂缝较常见的是水泥、粗细骨料质量不好，这种情况造成的后果是结构承载能力降低、刚度很差、空气稳定性很弱、隐患容易恶化等。

1.6 施工裂缝

施工裂缝主要是滑模施工、构件制作脱模、运输、堆放、吊装中，有时会产生各种裂缝，构件堆放时支撑垫木不在同一直线上，或悬挑过长，构件运输时剧烈震动和冲击也是产生施工裂缝的一个主要原因。

2 大体积混凝土裂缝的控制

2.1 掺加外加料和外加剂

通过掺入粉煤灰可以增加混凝土的和易性，减少水泥用量，从而减少了混凝土水化热。由于粉煤灰的微粒，表面积较小，表面密致、光滑，对水的吸附能力弱。掺入粉煤灰的混凝土干缩性小，裂缝产

生的机率小，增强了混凝土的抗裂性。另外外加剂可以从以下几个方面来选择：ufa膨胀剂，它可以等量替换水泥。并且是混凝土产生适度的膨胀。一方面，保证混凝上的密实度；另一方面，使混凝土内部产生压力，使混凝土收缩得到一定的补偿。大体积混凝土宜采用缓凝型高效减水剂，其减水率不宜小于18%。减水剂掺入混凝土拌合物后，能使水泥颗粒充分分散，使水泥浆的絮凝状凝聚结构变成分散性结构，将絮凝状凝聚结构中所包括的水分释放出来。在相同的和易性条件下，降低水泥水化热的产生，并延缓温升峰值出现的时间。

2.2 大体积混凝土的骨料控制

根据混凝土组成材料的性能，混凝土采用良好的骨料级配可以降低水泥的用量。施工大体积混凝土，粗骨料最好选用级配良好的碎石，含泥量不大于1%；细骨料最好选用级配稳定的中砂。在保证混凝土的强度和坍落度的情况下，优化混凝土粗细骨料的比例，达到降低混凝土的水泥用量的目的。

2.3 优化大体积混凝土的设计

虽然大体积混凝土不布置钢筋或者布筋较少，我们还是可以在裂缝易发生部位如孔洞周围以及转角处布置一些斜筋，从而让钢筋代替混凝土承担拉力，从而控制裂缝的发展。对于混凝上中钢筋保护层的厚度应当尽量取较小值，因为保护层的厚度愈大愈发生裂缝。

3 关于裂缝的处理

裂缝的出现不但会影响结构的整体性和刚度，还会引起钢筋的锈

蚀、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力。因此根据裂缝的性质和具体情况我们要区别对待、及时处理，以保证建筑物的安全使用。混凝土裂缝的修补措施主要有以下一些方法：表面修补法，结构加固法，混凝土置换法，灌浆、嵌缝封堵法等。

3.1 表面修补法

通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料，在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂，通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。

3.2 结构加固法

当裂缝影响到混凝土结构的性能时，就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法：加大混凝土结构的截面面积，在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。

3.3 混凝土置换法

混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法，此方法是先将损坏的混凝土剔除，然后再置换入新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有：普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。

4 结论

裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低