大体积混凝土开裂的起因及防裂措施

大体积混凝土开裂的起因及防裂措施

李娜娜

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作者简介：李娜娜，女，籍贯：四川，1985年5月，研究生在读，副主任科员，中级经济师、中级注册安全工程师，研究方向：建筑施工。

摘要：钢筋混凝土是当前建筑的主要结构形式。随着高层建筑规模的不断扩大，大体积混凝土在现代建筑中的应用越来越普遍。然而大体积混凝土会经常发生裂缝等病害影响建筑工程的质量。实践证明导致大体积混凝土开裂的原因比较多，例如温差、收缩、腐蚀以及沉降等，针对导致大体积混凝土开裂的原因提出相应的防范措施，以此提升大体积混凝土施工质量。

关键词：大体积混凝土；开裂；施工；防裂措施

大体积混凝土是当前高层建筑的主要形式，其主要特点就是体积大，应用范围比较广。由于大体积混凝土表面系数比较小，水泥水化热释放相对比较集中，内部升温较快，在实践中容易发生裂缝病害。大体积混凝土开裂不仅会影响整个建筑工程的质量，而且还容易埋下安全隐患，影响人们的生命财产安全。美国混凝土学会(ACI)作出规定，大体积混凝土施工要求解决水化热及随之引起的体积变形问题，最大程度减少开裂。所以针对大体积混凝土开裂的原因作出相应防范措施尤为重要。

一、大体积混凝土概述

大体积混凝土广泛应用于现代房屋建筑、工厂厂房以及水利大坝等建筑工程中。按照相关规范要求，大体积混凝土施工应该达到“四节一环保”要求，即节能、节材、节水、节地以及环境保护。另外在大体积混凝土施工时除了要满足普通混凝土施工所要求的的力学性能之外，还要控制裂缝的产生。结合相关工程案例，大体积混凝土开裂的种类及危害性见表1所示。通过表1可以清晰地看到虽然大体积混凝土裂缝类型不同所产生的危害程度不同，但是无论哪种裂缝都会给建筑工程质量带来一定的危害，因此需要我们在施工管理中采取有效的措施防范大体积混凝土开裂。

表1：大体积混凝土开裂类型及危害程度

二、大体积混凝土开裂的起因

结合相关工程实例，大体积混凝土开裂主要是由以下因素造成的：

1. 温差原因。温度裂缝是导致大体积混凝土裂缝的重要原因，也是大体积混凝土常见的裂缝。其主要是大体积混凝土表面系数比较小，在浇筑混凝土的过程中水泥会发生水化反应并且释放大量的热量，热量的释放无法及时从大体积混凝土内部散开，导致混凝土内部温度急剧上升，这样由于温差因素导致大体积混凝土内外出现不均匀的膨胀，造成大体积混凝土增大拉应力，而拉应力超过大体积混凝土本身的强度后，必然会导致大体积混凝土表面发生裂缝。
2. 收缩原因。混凝土在浇筑前处于塑性状态，当混凝土浇筑完成后大体积混凝土容易发生收缩裂缝：一是干缩裂缝。干缩裂缝主要是混凝土浇筑完成后，由于混凝土水分蒸发现象，导致大体积混凝土内部结构发生不可逆的干缩裂缝，而且随着混凝土内部结构应力的增大，混凝土所形成的的干缩裂缝更大；二是塑性收缩裂缝。混凝土本身的泌水性能与塑性收缩裂缝的发生有直接关系，由于水泥在水化反应下会产生胶结能力，这样会阻止混凝土内部颗粒的相对运动，导致混凝土内部形成紧密的推挤状态，进而导致混凝土在凝固状态下本身的体积变小，最终形成塑性裂缝。
3. 锈蚀原因。锈蚀是大体积混凝土开裂的重要起因。按照相关规范标准要求，在建筑工程施工时需要设定一定的保护层，但是基于监管制度不健全、施工企业过度追求经济利润等原因，导致我国高层建筑保护层厚度并未达到规范要求。而建筑工程保护层厚度不足问题会导致大体积混凝土内部出现锈蚀与碳化情况。例如钢筋混凝土中的钢筋会与大体积混凝土中水分等发生氧化等反应，当钢筋修饰物逐渐加大后，就会导致大体积混凝土膨胀应力增加，久而久之造成大体积混凝土发生各种开裂问题。
4. 沉降原因。地基不均匀沉降会导致大体积混凝土发生裂缝。例如在高层建筑地基施工中如果没有处理好地基，后期混凝土浇筑后，由于地基土质较软、荷载力增加，导致混凝土出现沉降裂缝。另外混凝土浇筑不规范也是造成裂缝重要因素。例如混凝土浇筑模板采取钢模时由于其保温性能较差，因此容易出现裂缝。

三、防范大体积混凝土开裂的措施

基于大体积混凝土开裂的起因，需要采取以下防范措施：

1. 做好混凝土养护工作，完善冷却保温措施

温差是导致大体积混凝土开裂的主要原因，为了降低温差导致的裂缝，需要加强混凝土养护工作：一是在大体积混凝土浇筑养护上必须要做好保温措施。以冬季浇筑为例，由于冬季温差比较大，为了防止天气对混凝土造成的危害，养护人员必须要及时对浇筑的混凝土进行保温处理。比如混凝土浇筑完成后要及时在表面铺设保温层，并且根据外界气候的具体情况选择相应厚度的保温材料，防止因出现冻伤裂缝；二是要规范混凝土养护流程。养护工作质量与混凝土裂缝形成有着直接的关系，在混凝土养护中需要按照规范要求进行操作。例如混凝土养护人员在进行保湿作业时，不能直接脚踏混凝土，防止因受力增加而破坏混凝土内部结构，造成不可逆裂缝；三是要控制混凝土养护时间，防止出现因养护时间不到而产生裂缝现象。为了避免大体积混凝土出现裂缝，养护人员可以根据外界环境的因素适当延长混凝土养护的时间，以此降低应力问题导致的裂缝。

2. 优化混凝土配合比，提升大体积混凝土抗拉限制

导致大体积混凝土收缩裂缝的重要因素就是大体积混凝土的配合比设置不合理。因此在大体积混凝土施工时必须要优化配合比，提升其抗拉限制：一是施工人员要按照规范要求合理控制混凝土配合比。根据相关规范要求，大体积混凝土的设计强度等级宜为C25～C50，选用水化热低的通用硅酸盐水泥，3d水化热不宜大于250kJ/kg，7d水化热不宜大于280kJ/kg；当选用52.5强度等级水泥时，7d水化热宜小于300kJ/kg。因此在施工前，施工管理人员要对混凝土原材料进行严格控制，保证混凝土拌合物的坍落度不宜大于180mm、拌合水用量不宜大于170kg/m3、水胶比不宜大于0.45、砂率宜为38%～45%；二是要根据外界环境选择使用合适的添加剂。实践证明适当的温湿度管控可以有效改善收缩问题，切实发挥出水泥的水化热效果，提高混凝土强度。而添加剂是控制混凝土浇筑温度的重要材料，因此在混凝土搅拌时需要使用相应的外加剂，以此降低用水量。

3. 做好钢筋除锈工作，加装抗裂装置

针对钢筋锈蚀而引起的裂缝问题，施工企业一方面要做好钢筋的除锈工作，防止钢筋与混凝土发生水化反应。例如施工企业在绑扎钢筋时要对接头部分进行除锈保护措施，最大程度避免因钢筋锈蚀导致的开裂；另一方面施工企业在大体积混凝土浇筑时要严格控制保护层的厚度，并且在浇筑好的混凝土表面铺设抗裂钢片，将抗裂钢片融入混凝土的表层中以此来提高混凝土表面的抗裂能力。

4. 加强混凝土浇筑质量控制，防止发生沉降裂缝

混凝土在配置过程中需要选择合适的振捣机器对混凝土进行均匀振捣，确保振捣好的混凝土内部不会出现蜂窝现象。混凝土的振捣一般要分两次进行，振捣的速度均匀适中，这样才能提高混凝土内部结构的强度，保证混凝土浇筑完成以后不会出现表面裂缝。在混凝土施工时，因为自身重量因素，也会出现不同裂缝，为降低内部裂缝的产生，必须严格控制好自身重量。一般在大体积混凝土施工中，尽量采用木模或胶合板，因为其保温性能较好。

总之，在建筑工程施工中需要我们针对大体积混凝土开裂的起因采取相应的防范措施，以此提升大体积混凝土施工质量。

参考文献：

[1]陈美珍.试论大体积混凝土开裂的起因及防裂措施[J].中国建筑金属结构2022(06):17-19

[2]李小琴.大体积混凝土开裂的起因及防裂技术[J].大众标准化2022(10):163-165

[3]邱毓财.关于大体积混凝土防裂技术措施的探究[J]. 四川水泥. 2021(10):3-4

[4]徐柳清 . 论桥梁项目大体积混凝土结构裂缝控制技术[J].城市建筑 , 2020,17(36):104-106.

作者简介：李娜娜，女，籍贯：四川，1985年5月，研究生在读，副主任科员，中级经济师、中级注册安全工程师，研究方向：建筑施工。