浅谈大体积混凝土裂缝问题与对策

大体积混凝土因结构厚实、体积庞大，在工程建设中应用广泛，如桥梁承台、高层建筑基础、水利大坝等。但由于其水泥水化热释放集中、体积变形受约束等特点，极易产生裂缝，影响结构的安全性和耐久性。

一、大体积混凝土裂缝的主要类型及成因

大体积混凝土裂缝按成因可分为温度裂缝、收缩裂缝、沉降裂缝和施工裂缝四类，不同类型的裂缝产生机制存在显著差异。

（一）温度裂缝

温度裂缝是大体积混凝土最常见的裂缝类型，主要由内外温差和温度应力导致。

水泥水化过程中会释放大量热量，使混凝土内部温度急剧升高（可达 50-70°C ），而表面散热较快，形成较大的内外温差（通常超过25°C ）。内部混凝土因温度升高膨胀，受到表面低温混凝土的约束，产生压应力；后期温度下降时，内部混凝土收缩，又会受到外部结构的约束，产生拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，就会出现裂缝。

（二）收缩裂缝

收缩裂缝主要由混凝土体积收缩引起，包括塑性收缩、干燥收缩和碳化收缩等。

其一塑性收缩。混凝土浇筑后初期（初凝前），表面水分蒸发过快，内部水分补充不及时，导致表面体积收缩，而内部混凝土仍处于塑性状态，无法抵抗收缩应力，从而产生表面裂缝（多为不规则的网状或放射状）。其二干燥收缩。混凝土硬化后，随着水分逐渐蒸发，水泥胶体干燥收缩，若受到基础或钢筋的约束，易产生收缩裂缝，此类裂缝多为平行或垂直于约束方向的长线状裂缝。其三碳化收缩。混凝土与空气中的二氧化碳反应，使水泥石中的氢氧化钙转化为碳酸钙，导致体积收缩，进一步加剧裂缝的产生。

（三）沉降裂缝

沉降裂缝主要由地基不均匀沉降或混凝土浇筑过程中的离析、泌水引起。地基处理不当，或地基土承载力差异较大，会导致混凝土结构在自重作用下产生不均匀沉降，使局部产生拉应力，引发裂缝。混凝土浇筑时，若振捣不密实，骨料下沉、水泥浆上浮，会在钢筋底部或构件变截面处形成沉降裂缝，此类裂缝多为沿结构高度方向的竖向裂缝，深度较深。

（四）施工裂缝

施工过程中的操作不当也是引发裂缝的重要原因，常见因素包括：混凝土配合比设计不合理，如水泥用量过多、水灰比过大，会增加水化热和收缩量；浇筑顺序不当、分层厚度过大，导致下层混凝土初凝后上层混凝土继续浇筑，产生冷缝；振捣不充分或过振，造成混凝土密实度不均或离析；养护不及时或养护措施不到位，使混凝土表面失水过快，加剧收缩裂缝。

二、大体积混凝土裂缝的防治对策

针对大体积混凝土裂缝的成因，需从材料选择、配合比设计、施工工艺、温控措施和养护管理等多方面采取综合防治对策。

（一）材料选择与配合比优化

（1）水泥：优先选用水化热较低的水泥，如矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥，减少水泥用量（通常控制在 300-350kg/m³ ），降低水化热峰值。

- 掺合料：掺入粉煤灰、矿渣粉等矿物掺合料，替代部分水泥（替代率可达到 20%-40% ），不仅能降低水化热，还能改善混凝土的和易性和耐久性。

（2）骨料：选用级配良好、粒径较大的粗骨料（如 5-31.5mm 连续级配），减少空隙率和表面积，从而降低水泥用量；细骨料优先选用中砂，避免使用细砂（细度模数宜为2.3-3.0），减少收缩。

（3）外加剂：掺入缓凝型减水剂，延长混凝土初凝时间（一般控制在6-8 小时），减少水泥用量和用水量；必要时掺入膨胀剂，通过补偿收缩抵消部分温度应力和收缩应力。

（4）配合比设计：严格控制水灰比（不大于 0.55）和坍落度（根据施工工艺确定，一般为 180±20mm ），在保证施工性的前提下，尽量减少用水量。

（二）温控措施

（1）控制水化热。通过合理的材料选择和配合比设计，降低水泥水化热总量；采用冰水拌合、骨料预冷（如洒水降温、风冷）等措施，降低混凝土入模温度（宜控制在30℃以下）。

（2）预埋冷却水管。在混凝土内部预埋循环冷却水管（如直径25-50mm 的钢管），通过通入冷水或温水调节内部温度，使内外温差控制在 25°C 以内。冷却水管需分层布置，进出水口设置测温装置，根据温度监测数据调整通水流量和时间。

（3）表面保温保湿。浇筑完成后，及时在混凝土表面覆盖保温材料（如塑料薄膜、阻燃棉被、麻袋等），减少表面散热速度，维持表面温度，缩小内外温差。对于暴露的侧面，可采用模板延迟拆除或包裹保温材料的方式保温。

（4）温度监测。在混凝土内部、表面及环境中布置测温点，采用测温仪或自动化测温系统实时监测温度变化（初期每2-4 小时测一次，后期每 6-12 小时测一次），当内外温差超过 25°C 时，及时采取加强保温或调整冷却水管通水等措施。

（三）施工工艺控制

（1）分层分块浇筑 . 根据结构尺寸和形状，将大体积混凝土划分为若干个浇筑块，采用分层推移的方式浇筑，每层厚度控制在 300-500mm ，层间间隔时间不超过混凝土初凝时间（一般为 2-3 小时），确保上下层混凝土结合紧密。

（2）振捣密实 . 采用插入式振捣棒振捣，振捣点间距控制在500mm 左右，振捣时间以混凝土表面泛浆、不再下沉为宜（一般为20-30 秒），避免漏振、过振或欠振。

（3）避免施工冷缝。若因特殊原因导致浇筑中断，且超过混凝土初凝时间，需在施工缝处设置止水带或进行凿毛处理，清除表面浮浆和松动骨料，浇筑前洒水湿润，再铺一层 10-20mm 厚的水泥砂浆（配合比与混凝土相同），确保新旧混凝土结合牢固。

（4）控制表面平整度。混凝土初凝前，采用抹面机或人工进行二次抹面，消除表面泌水和早期塑性收缩裂缝，提高表面密实度。

（四）养护管理

（1）及时覆盖保湿 . 混凝土浇筑完成并初凝后，立即覆盖塑料薄膜（确保密封严密），再覆盖保温材料，使混凝土表面始终处于湿润状态，养护时间不少于14 天（掺用膨胀剂时不少于21 天）。

（2）洒水养护。对于无法覆盖的部位，可采用洒水养护，保持表面湿润，但需避免高温时段洒水（防止温度骤降），洒水频率根据环境温度和湿度确定（一般每天3-5 次）。

（3）延迟拆模。模板拆除时间根据混凝土强度和温度情况确定，一般不少于 7 天，拆除后若环境温度较低，需继续覆盖保温材料，避免表面温度骤降。

（五）地基处理与结构设计优化

（1） 地基处理.施工前对地基进行详细勘察，对软弱地基采用换填、压实、桩基等方法处理，确保地基承载力均匀，减少不均匀沉降。

（2）设置伸缩缝和后浇带。根据结构长度和受力情况，合理设置伸缩缝（间距一般为 30-50m ）；对于超长结构，设置后浇带（宽度800-1000mm ），待混凝土收缩基本完成后（一般为 42-60 天），采用高一强度等级的膨胀混凝土浇筑，抵消部分收缩应力。

（3）合理布置钢筋。在混凝土表面、转角等易开裂部位，增设构造钢筋（如温度筋、分布筋），提高混凝土的抗拉能力，抑制裂缝发展。

三、结语

大体积混凝土裂缝的防治是一项系统性工程，需结合材料、施工、温控、养护等多环节进行综合管控。通过优化配合比、严格温控措施、规范施工工艺和加强养护管理，可有效减少裂缝的产生。在实际工程中，需根据具体项目特点制定针对性的防治方案，不断总结经验，提高大体积混凝土施工质量。

参考文献：

[1] 张海霞 . 浅析高铁桥梁中大体积混凝土施工裂缝问题及对策[J] 工程技术，2024（12）:126-128