大体积混凝土裂缝的预防和处理

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的1篇大体积混凝土裂缝的预防和处理，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

0引言

GB50496-2018《大体积混凝土施工标准》里规定：混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土，称之为大体积混凝土。建筑工程的施工质量在较大程度上都会受大体积砼质量的影响。而大体积砼材料一般都存裂缝的问题,这对工程的质量和人身安全带来了严重威胁,大体积混凝土对浇筑技术和施工的环境要求很高,稍有不慎就会出现开裂现象。张会强［1］结合西藏加查水电站工程的实际情况，提出了水电站大体积常态混凝土裂缝防控措施；蔡畅等［2-6］提出通过全过程的温控技术措施及混凝土成型的养护，保证了消能防冲设计中混凝土的施工质量，避免了裂缝的产生；马泽琛等［3-4］针对大体积混凝土的裂缝问题进行了分析。处理混凝土开裂问题,需要剖析其形成裂缝的原因，找出具体的防治办法和解决对策，才能高效地处理大体积混凝土开裂问题，从根本上解决建筑工程的安全隐患。

1气候条件

高原环境的基本特征是空气稀薄、气候干旱、温度低、日夜的温差大、太阳辐射较强,每年的十一月到第二年的四月一般为旱季,五月到十月为雨季。受阳光强烈照射、强风、干旱、昼夜气温相差大的天气影响,大体积混凝土容易开裂［1］。主要表现在新浇筑砼外表层的水份散失很快，容易在砼表面产生拉应力，从而造成体积压缩时受到旧砼表面的约束，并由此造成新砼的内部裂缝,甚至会出现表面干缩裂缝。同时随着气温的骤降，当混凝土在超过设计高度时，内部温度过高，由于上下温差很大,就会造成温度裂缝的出现［2］。根据高原气候条件，选择适应性比较高的抗裂措施，对提高砼施工质量和加速工程进展十分必要。

2常见大体积混凝土裂缝类型

2.1温度裂缝砼的表面通常会受到温度变化的影响，产生温度裂缝。硬化过程通常是在砼施工完成以后才进行的，在此过程中，会产生水化热的现象，如果砼的体积比较大，表面就会产生大量的水化热量聚集,如果热量不能有效扩散而温度迅速增高,砼的外表就会产生热胀冷缩的现象，产生一定的拉应力。若拉应力比较大，就会出现温度裂缝。

2.2干缩裂缝

混凝土里面通常存在水分,水分在挥发过程中有一定的差异性,这种差异性会引起砼的变化。假如混凝土变化情况很严重时，其表面的水分会挥发过快。若混凝土的内部结构并没有太大的温差，则不会产生太大的热变形现象。混凝土内部结构一旦受到了相应的温度制约,会发生热干缩变化，进而产生干缩裂缝。

2.3收缩裂缝

如果混凝土材质出现问题，就很容易产生收缩裂缝,与此同时，混凝土中的含水量也会被影响，从而产生了相应的差异性变形，影响水分的挥发量。砼表面的含水量在遭受某些因素的影响时，会很快消失。在此情形下，混凝土表面就会发生干燥变形，这主要是受到了相应的约束，也就是由于拉应力的产生，从而出现裂缝问题。收缩裂缝有着一定的特殊性，不但会出现无序分布的情况，而且还会呈现网状分布,虽然这种裂缝通常较小，却影响了整体质量。砼内的热量在压缩过程中，如果完全消散,就会产生收缩应力，变形状况也会出现。混凝土在成型后的三天以内，一般情况下都会产生表层的裂缝,而这主要是受了抗拉强度的影响［3］。

3高原环境下的裂缝成因

大体积混凝土在不适当的气候条件下也会出现裂缝，在高原条件下，大体积混凝土出现裂缝的原因有很多，主要包括气温和相对湿度的改变、钢筋的脆性和不均匀度、构造不合理、原料失效、模板变化、结构的不平衡沉降等。在高原地区,大体积混凝土结构中形成裂缝的具体因素主要包括：（1）由于外界气温变动较大而引起的裂缝。高原地区的日夜温差较大,基本达到了20℃之上，由于白天的阳光直射在结构物表面,致使混凝土表面气温较高，大体积混凝土无法散热,当夜晚的气温骤降时，会明显地增大混凝土内部温度应力差异。因此室内外温差越大，砼内部的应力也越大,混凝土更易出现裂缝。（2）混凝土收缩形成的裂缝。高原地区由于紫外线较强,空气相对湿度降低，混凝土表层含水量高也易挥发,造成混凝土表面形成了表层裂缝，在长期作用下发展为大深度开裂或者是贯穿裂缝，严重影响结构的安全和使用性能。（3）水泥水化热产生的裂缝。大体积混凝土在水化过程中也需要释放一定的热能，但由于大容积砂浆结构表面系数相对较小，因此热能无法分散，造成裂缝问题的产生［4］。

4大体积混凝土裂缝控制技术

根据裂缝的各种成因，裂缝控制技术具体体现在优化水泥配合比、制造与运送、施工、水泥智能控制与表面保护、越冬期的临时保护等方面，综合这些方面，需要采取相应对策，以提高大体积混凝土的浇筑品质［5-6］。

4.1配合比设计优化

对砂浆原料比例实行配方优选,在主要原材料使用上，减少混凝土施工形成的水化热,根据施工时间、天气条件和主要原材料性能参数来决定混凝土施工的主要原料组合配比，优选砂浆主要原料搭配比，配置出适应当地天气特点的混凝土施工方案［7］。大致包括以下几个方面：混凝土品种的选择、水泥设计龄期的调整、混凝土坍落度的测定与调整、粉煤灰掺量的确定调整和最优砂率的确定。（1）水泥品种的选择。考虑高原地区的大体积混凝土温度控制困难,故选择了中温硅酸盐水泥。（2）混凝土龄期。结合水泥的设计龄期配合中温硅酸盐水泥，使混凝土早期的强度上升速度减缓，也便于对水泥内部温度的调控。（3）坍落度的确定。在符合施工条件的情况下，选用混凝土（30~50mm），以减少胶凝材料的用量，并降低混凝土温控压力。（4）粉煤灰掺量的确定。适当增加粉煤灰的量，可明显改善混凝土结构的各种特性，大大降低混凝土结构绝热温升。用水量减小，和易性进一步提高，混凝土结构匀称而密实，因而增强了混凝土结构的强度和耐久性。（5）最优砂率的确定。混凝土用砂率的高低直接影响着混凝土的施工条件、和易度和硬化性能等，因此，在提高混凝土各项施工性能的前提下，通过降低用砂率，可以改善砼的抗压能力和耐久性能。

4.2混凝土生产与运输

（1）成品的料仓应采用遮阳等保温的措施，堆高一般均超过6m，并采用地笼取料，以减少受日夜温差和极端气候状况的影响。（2）混凝土及时进场，增加储存容积，降低施工混凝土的温度。（3）降低沙含水量，运输过程中可以多加冰。在高温的季节，可以对粗骨料再实行一次风冷。（4）混凝土拌和时，可以加冰或加入制冷水。粗骨料、砂、加冰量也是影响混凝土出机口温度升温的主要原因。按照2019年的相关数据参考计算，粗骨料质量或砂的温度上升约1℃，二级配常态水泥温度将上升约0.3℃左右，三级配常态水泥温度将上升约0.5℃左右；每加温度系数1.0kg的水，二级配和三级配常态水泥室温均降低0.13℃左右。所以在水泥制造过程中，应严格地控制粗骨料的风冷作用，尽可能加冰或加制冷水。（5）混凝土运输过程中，为防止受温差等气候条件的影响，而造成混凝土气温回升或过高，常常需要对运送车辆实行遮阳、防水、保温等措施。而目前的水泥运输车遮阳、防水、保温措施是在水泥运输车的材料表面采用遮阳布等方法，但每次在装料完毕后，都需要由人力共同完成遮阳布料的敷设，费时费力，并且在对气温较高物料实施人工手动遮盖和掀开的作业时，易烫伤工作人员，该遮蔽方法也容易遮盖不全，因此覆盖和防水保温工作效果较差，甚至会导致热量的损失。针对此,创新水泥运送车及可以自行遮阳保温工作的车斗可以自行完成保温隔离遮阳步骤，其遮阳防水保温效果更好，也可以有效抑制运送过程中混凝土的高温回升，以确保在砼运送过程中高温回升在2℃之内［8］。

4.3混凝土浇筑

创新混凝土的离析设备及入库方式，采取长臂掘入机，台阶法浇筑，施工长度不低于2m，铺砌式面层厚约为0.3~0.5m；混凝土入库后，通过人工平仓、浇筑等。施工时，每层缝面先铺1~2cm厚度的较高一级的混凝土。大体积混凝土内部温度与表面温度的差值、混凝土外表面与环境温度差值不应超过25℃。要尽量降低混凝土入模温度，混凝土浇筑后应在12h内覆盖保湿保温。

4.4混凝土拌和及运输

由于高原环境夏季温度比较高，阳光紫外线照射也比较强，混凝土经搅拌机均匀出料、运送至施工现场温度升高幅度比较大，严重影响了成型混凝土内部的温度调节。混合料的温控措施主要包括：（1）砼拌和过程中应将砂石骨料通过预冷或加冰水予以拌和,用来掌握出料的温度；（2）在混凝土材料水平运输和垂直运输的流程中，应防止阳光的直射，在水平运送时，车辆内应设置可开启方式的液压棚盖以及用帆布进行覆盖，车辆四周挡板及垂直运输缆机吊罐使用聚乙烯苯板进行外部贴合，尽量避免太阳直射铁板而导致温度的升高。

5大体积混凝土裂缝的处理方法

5.1表面覆盖法修补裂缝

表面覆盖法的修复对象主要是大体积混凝土表面上的裂缝和无法深入的裂缝内部，分为涂覆裂缝部分及全部涂覆两种方法。在施工过程中，主要用弹性涂膜防水材料、聚合物水泥膏、聚合物薄膜等涂层材料，对水泥表层上的裂缝处进行涂层处理，使其表面裂缝得到修复。方法是，首先把混凝土表面的附着物等用钢丝刷子进行打毛处理，然后再用清水冲洗，等到混凝土充分干燥后，然后用树脂充填混凝土表面的气孔，再将相关涂抹材料均匀涂抹覆盖在混凝土表面，从而达到修补缝隙的目的。

5.2灌浆、嵌缝修补法

灌浆法是将补缝的水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等胶结材料用压送器灌入混凝土裂缝中去，这样不但可以修补裂缝，还能很好地保持混凝土的整体性，非常适用于修补对混凝土有整体要求的工程项目，也是现在各类工程应用最广泛的修补方法。修补工序如下：裂缝清理—试漏—配制注浆液—压力注浆—二次注浆—清理表面。嵌缝修补法是沿着混凝土裂缝进行开槽，然后在槽中嵌上塑性或者刚性的补缝材料，常见的塑性材料有塑料油膏、丁基橡胶，常见的刚性材料有聚合物水泥砂浆等，这样也可以达到补缝的目的。嵌缝修补法施工起来简单方便，也是现在常见的一种修补混凝土裂缝的方法。

5.3结构加固法

当裂缝的宽度和深度已经严重影响到混凝土内部结构时，就需要用结构加固法进行修补。结构加固法对加固设计、加固技术、施工条件都有严格要求，因此在采用结构加固法时，一定要对加固的建筑物进行反复推算，确保设计、技术和施工条件都符合安全标准。其主要分为加大截面、粘钢、外包钢、低压注浆以及预力加固等方法［11］。

5.4混凝土置换法

由于混凝土损坏而导致大体积混凝土出现裂缝时，就可以用混凝土置换法来处理。即将建筑上原来已破损的砼清除，再浇筑新的砼。

5.5仿生自愈合法

仿生自愈合法是一种新型裂缝修补方法，是模仿动植物身上自愈功能而产生的。它是在混凝土中添加内含粘结剂的空心胶囊、玻璃纤维等一些复合材料，这种复合材料在正常情况下不会发生任何作用，当混凝土出现裂缝时，水分进入混凝土后，就会跟水分结合出现化学反应而生成填充物，从而达到填充裂缝的目的。它能够在混凝土内部形成一种带有智能型仿生自愈合功能的神经系统，混凝土在出现裂缝时，部分液芯纤维能够使裂缝自动愈合。

6结语

裂缝是在高原自然环境大体积砼中会存在的一种工程质量现象，施工人员在具体施工过程中，需要采取措施，控制裂缝。要想解决高原环境下大体积混凝土裂缝问题，就得从预防开始，从选择原材料开始抓起，严格把控混凝土浇筑过程中的每一个环节，才能使混凝土在日后的使用中不易开裂。但对已出现裂缝的大体积砼，要具体分析形成裂缝的原因，并针对病因提出具体措施，加以解决，才能保证工程的质量。

参考文献

［1］张会强.高寒，高海拔地区水电站大体积混凝土裂缝防控措施［J］.工程技术研究，2021，6（11）：124-125，132.

［2］蔡畅，熊涛，肖高专.高海拔大温差气候大体积混凝土裂缝控制技术［J］.水电与新能源，2021，35（11）：38-41，44.

［3］马泽琛，吴英红，周海鹏.大体积混凝土裂缝控制［J］.中国住宅设施，2021（10）：119-120.

［4］赵明华.大体积混凝土施工中的裂缝分析及防控措施［J］.合肥学院学报：自然科学版，2015，25（1）：73-76.

［5］勾中刚，张义，晏国顺等.高寒、高海拔地区常态大体积混凝土温控实践［J］.水电与新能源.2019，33（12）：43-46.

［6］勾中刚，张义，田德智.高寒、高海拔地区厂房混凝土越冬保温实践［J］.水电与新能2020，34（11）：59-63.

［7］赵明华.大体积混凝土施工中的裂缝分析及防控措施［J］.合肥学院学报：自然科学版，2015，25（1）：73-76.

［8］郭一男.公路桥梁大体积混凝土施工裂缝的控制要点［J］.交通世界.2018（31）：118-119.

［8］李宁.论混凝土施工裂缝的预防控制和处理［J］.建筑工程技术与设计，2018（3）：5116.

［9］刘宗勇.大体积混凝土裂缝产生的原因和裂缝的预防控制［J］.中国建材科技，2017（6）：103-104.

［10］严宏涛.大体积混凝土裂缝在施工中的预防和控制［J］.安徽建筑，2019（14）：83-85.

［11］张治宝.高海拔湿寒地区桥梁预应力混凝土防裂技术研究与应用［J］.桥梁工程，2019（9）：194-196.

作者:钟海林 李双营 韩龙 单位:青海民族大学土木与交通工程学院 青海江豪建设集团有限公司