摘要; 混凝土是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展和城市建設(shè)中廣泛使用的結(jié)構(gòu)材料，伴隨這類材料的生產(chǎn)研究與應(yīng)用，混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫問題一直受到人們關(guān)注。

 

　　關(guān)鍵詞;混凝土; 施工期; 裂縫; 措施；防治

 

　　Abstract; Concrete structural materials widely used in modern industrial development and urban construction, accompanied by the production of research and application of such materials, the cracks of the concrete structure has been subject to attention.

 

　　Key words; concrete; construction period; cracks; measures; prevention

 

　　中圖分類號：TV544+.92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號：

 

　　1 概述

 

　　近幾年來，隨著超長、超大混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展，高強(qiáng)及各種外加劑、外摻料混凝土的廣泛應(yīng)用，使得混凝土裂縫控制變得更為復(fù)雜。而混凝土結(jié)構(gòu)的破壞乃至建筑物的倒塌，往往是從混凝土結(jié)構(gòu)的微裂縫發(fā)展而來的。現(xiàn)代混凝土科學(xué)的研究及大量的工程實(shí)踐表明，混凝土結(jié)構(gòu)裂縫是難以避免的，裂縫也應(yīng)是一種人們可以接受的材料特性，只是如何將其有害的程度控制在一定的范圍內(nèi)。由于影響混凝土施工期開裂的因素較多，故應(yīng)著重分析混凝土施工期裂縫產(chǎn)生的原因來認(rèn)識(shí)混凝土裂縫的形成機(jī)理。

 

　　2 混凝土裂縫的分類

 

　　混凝土產(chǎn)生裂縫的原因很多，按其裂縫產(chǎn)生的原因可分為以下幾類：

 

　　1）混凝土塑性凝縮、自生收縮、溫降收縮、失水干縮引起的裂縫；

 

　　2）大體積混凝土水化熱內(nèi)外溫差引起的裂縫；

 

　　3）混凝土遭受早期凍脹引起的裂縫；

 

　　4）堿- 骨料或有害物反應(yīng)引起的裂縫；

 

　　5）結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)不均勻沉陷引起的裂縫；

 

　　6）鋼筋銹蝕膨脹引起的裂縫；

 

　　7）荷載作用引起的裂縫。

 

　　其中，前三種裂縫發(fā)生的時(shí)間一般在施工后三個(gè)月內(nèi)較為突出，在此期間要重點(diǎn)防治，故屬于施工期間形成的裂縫。國內(nèi)外有關(guān)的調(diào)查資料表明，混凝土施工期裂縫占裂縫起因的80%，其中由于各種收縮引起的裂縫又約占80%左右。

 

　　3 混凝土結(jié)構(gòu)施工期收縮裂縫形成機(jī)理

 

　　由混凝土水化過程的凝縮、自生收縮、溫降收縮、失水干縮等引起的混凝土收縮表現(xiàn)在混凝土硬化的不同時(shí)段及不同部位，也呈現(xiàn)出不同量值大小，如若這種收縮不受任何約束，則混凝土不會(huì)開裂。但各種約束是客觀存在的，因而開裂也是難以避免的。例如:溫度變形。混凝土是有熱脹冷縮的性質(zhì)，其線膨脹系數(shù)一般為l×10-5/℃，當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生附加應(yīng)力，當(dāng)這種應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂縫，這類裂縫在現(xiàn)澆屋面板上、大體積混凝土中較常見。當(dāng)然，還有濕度變形，施工工藝中養(yǎng)護(hù)不當(dāng)?shù)榷紝a(chǎn)生干縮裂縫。溫度變形和濕度變形引起裂縫的起因常常是結(jié)構(gòu)首先要求變形，當(dāng)變形達(dá)不到滿足時(shí)，才引起應(yīng)力(有約束就有應(yīng)力)，應(yīng)力與結(jié)構(gòu)剛度大小有關(guān)，只有當(dāng)應(yīng)力超出混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)才產(chǎn)生裂縫，裂縫一旦出現(xiàn)，變形得到滿足，應(yīng)力就發(fā)生松強(qiáng)。

 

　　總之，結(jié)構(gòu)中混凝土收縮裂縫的表觀形式往往是多種多樣，主要是收縮量的大小和所受到的約束部位和約束程度不同而異。如基礎(chǔ)底板收縮可能受到底板下巖土的約束而出現(xiàn)底部裂縫；地下室墻板收縮可能受到剛度較大的附壁柱的約束而出現(xiàn)裂縫，次梁的收縮可能受到剛度大的主

 

　　梁約束而出現(xiàn)裂縫。

 

　　4 施工期混凝土裂縫形成的影響因素

 

　　施工期混凝土的裂縫是由于復(fù)雜因素作用下所產(chǎn)生的拉應(yīng)力引起的，研究混凝土施工期開裂的機(jī)理，應(yīng)主要從以下幾個(gè)方面的影響分析。

 

　　4. 1 混凝土的原材料與配合比的影響

 

　　4. 1. 1 水泥的選用影響

 

　　混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展快可以給業(yè)主和承包商帶來明顯的利益，水泥生產(chǎn)商將水泥產(chǎn)品中的硅酸三鈣的含量，提高的越來越多，粉磨細(xì)度也越來越大，這就導(dǎo)致了混凝土的早期強(qiáng)度越來越高，水化放熱越來越快，這也就意味著混凝土的早期溫升越來越大；在一般溫度環(huán)境中會(huì)造成混凝土構(gòu)件中心與表面之間的溫度梯度過大。有專家認(rèn)為：如果溫度梯度超過20℃/m，在冷卻時(shí)就會(huì)引起裂縫。

 

　　混凝土廠家除了想辦法減少配方中的水泥用量，選用低熱水泥外，還應(yīng)想辦法盡可能的降低混凝土出機(jī)時(shí)的溫度，包括預(yù)冷拌和物原材料，使用冷水?dāng)嚢瑁匾獣r(shí)在水中加冰等措施，以降低混凝土的水化溫升峰值，抑制溫度裂縫的產(chǎn)生。

 

　　4. 1. 2 骨料選用的影響

 

　　砂石的質(zhì)量，尤其是粗骨料的級配在混凝土原材料中常被忽視。骨料的粒形、級配對孔隙率影響很大。國內(nèi)石場常用落后的鄂式破碎機(jī)加工，其石子外形及級配均不良，針片狀偏多，缺少5～10mm 的骨料，使得骨料堆積的空隙率大，相應(yīng)地用于填充的水泥漿體量也大，既浪費(fèi)了水泥等膠凝材料，又使得混凝土的收縮加劇，容易出現(xiàn)塑性收縮裂縫。此外，粗骨料應(yīng)潔凈，軟弱顆粒和含泥量要少；細(xì)骨料一般要較粗一些，細(xì)度模數(shù)在2.7～3.0 之間為好。

 

　　4. 1. 3 外加劑選用的影響

 

　　所選用的外加劑要與水泥膠凝材料相容性良好，相容性良好的表征為混凝土拌和物易于澆灌而不離析，并能保持所需要的坍落度。使用緩凝劑可以延緩混凝土的凝結(jié)時(shí)間，延緩溫升峰值的出現(xiàn)；使用高效減水劑要嚴(yán)格控制摻量，過量會(huì)造成嚴(yán)重泌水的現(xiàn)象，削弱混凝土抗?jié)B透的能力。

 

　　4. 1. 4 摻和料選用的影響

 

　　1)摻粉煤灰對施工期開裂的影響

 

　　粉煤灰是工業(yè)廢料，我國的粉煤灰排放量位居世界首位，其中Ⅰ級、Ⅱ級粉煤灰和磨細(xì)的粉煤灰具有很好的水化膠凝性能，是混凝土很好的摻合料。目前國內(nèi)的大體積混凝土施工時(shí)都采用了大摻量粉煤灰來減少水泥用量，降低溫升，改善混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)和徐變能力，減少施工期混凝土形成溫度裂縫的危險(xiǎn)。

 

　　粉煤灰摻入對混凝土的干縮有一定的抑制作用，經(jīng)試驗(yàn)結(jié)果對比，在風(fēng)吹干燥的條件下，摻粉煤灰混凝土比不摻粉煤灰混凝土開始出現(xiàn)裂縫的時(shí)間推遲，裂縫貫穿整個(gè)混凝土表面所需的時(shí)間隨粉煤灰摻量的增加而延長。這是因?yàn)榧尤敕勖夯液蠡炷猎缙谒磻?yīng)速度降低，水化收縮減少的緣故。

 

　　2)摻硅灰對施工期開裂的影響

 

　　摻硅粉是高強(qiáng)混凝土的實(shí)現(xiàn)途徑之一，但對混凝土的早期開裂有很大影響。經(jīng)試驗(yàn)結(jié)果對比，在風(fēng)吹條件下，摻硅灰混凝土比不摻硅灰混凝土開始出現(xiàn)裂縫的時(shí)間提前，裂縫貫穿整個(gè)混凝土表面所需時(shí)間縮短，最終裂縫的條數(shù)增多，最大裂縫寬度也增大。在同樣暴露于室溫空氣條件下，未摻硅灰混凝土表面始終沒有出現(xiàn)裂縫，而摻硅灰混凝土在1 天內(nèi)甚至幾個(gè)小時(shí)就有裂縫出現(xiàn)。這主要是因?yàn)楣杌翌w粒小，細(xì)度大，對水的吸附作用大，使水分不易蒸發(fā)；同時(shí)硅灰的加入使混凝土中大孔隙減少，密實(shí)度增加，內(nèi)部水分向表面的遷移遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于表面水分的蒸發(fā)速度，因而表面層部分提前進(jìn)入干燥狀態(tài)，易產(chǎn)生表面裂縫，同時(shí)結(jié)構(gòu)致密的細(xì)孔在缺水狀態(tài)下會(huì)產(chǎn)生更大的毛細(xì)張力，因而開裂更嚴(yán)重。因此摻硅粉的混凝土必須保證早期覆蓋濕水養(yǎng)護(hù)。

 

　　4. 1. 5 混凝土配合比選用的影響

 

　　應(yīng)盡可能的減少水泥用量以減少水泥水化時(shí)產(chǎn)生的水化熱，在保證新拌混凝土作業(yè)所需坍落度前提下，應(yīng)盡量降低水灰比，降低沙率，從而減少混凝土的孔隙率，減少收縮，提高混凝土的抗裂性能。

 

　　4. 2 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的影響

 

　　研究表明混凝土的強(qiáng)度與混凝土的孔隙率有一定關(guān)系，孔隙率越小，強(qiáng)度越高，混凝土的抗?jié)B能力就越強(qiáng)。在這種觀念影響下，有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員盲目地使用高強(qiáng)度的混凝土，特別象一些抗?jié)B性能要求較高的地下室底板和壁板等部位，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度達(dá)到了C50～C60。帶來的后果就是使得單方水泥用量大幅度提高，而水泥用量大，則又是易引起混凝土收縮開裂的主要原因之一。

 

　　隨著強(qiáng)度的提高，混凝土的彈性模量會(huì)增大，徐變系數(shù)會(huì)變小，使混凝土的脆性增加，延伸率(抗裂性)減小；隨著水泥用量的增加，水化熱也大幅度增加，造成后期干燥收縮和溫度收縮增大，引起混凝土開裂。這也就是高強(qiáng)混凝土比中等或低強(qiáng)度混凝土更容易開裂的主要原因。因此，在對抗?jié)B要求高的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)改變以往認(rèn)為高抗?jié)B就必須使用高強(qiáng)混凝土的單一觀念。而應(yīng)提倡通過多種途徑來實(shí)現(xiàn)混凝土的高性能，增強(qiáng)抗?jié)B性，而不是單一強(qiáng)調(diào)高強(qiáng)混凝土。

 

　　另外，為了滿足泵送混凝土施工的需要，混凝土必須是大流動(dòng)性的。其體積穩(wěn)定性往往較差，主要表現(xiàn)為收縮較大。因此，在原有普通混凝土結(jié)構(gòu)配筋量的基礎(chǔ)上適當(dāng)提高配筋率。減小鋼筋間距是有必要的。

 

　　4. 3 混凝土施工方面的影響

 

　　研究試驗(yàn)表明，即使制作工藝良好的混凝土構(gòu)件也存在著大量的微小裂縫，以目前的建筑施工條件要完全避免微小裂縫是不可能的。微小裂縫屬于亞微觀結(jié)構(gòu)范疇的缺陷，如果沒有進(jìn)一步引起大的開裂，一般視其對混凝土結(jié)構(gòu)的使用沒有影響。但是，它對混凝土其它性能的潛在影響有可能誘發(fā)不良的后果，理應(yīng)引起我們足夠的重視。

 

　　由于混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展快可給承包商帶來明顯的效益，因此，目前存在一種盲目追求早期強(qiáng)度高的施工現(xiàn)象。如果養(yǎng)護(hù)稍有疏忽，就會(huì)導(dǎo)致混凝土開裂的情況出現(xiàn)，特別對于抗?jié)B性能要求較高的地下室墻板結(jié)構(gòu)，要特別注意濕養(yǎng)護(hù)，并保持足夠長的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，直到回填掩蔽。

 

　　目前，大中城市使用的混凝土基本上是由商品混凝土廠家生產(chǎn)后運(yùn)到工地交付使用的，如果工地施工不當(dāng)，再好的混凝土也會(huì)出問題。例如，有部分施工人員在使用混凝土輸送泵時(shí)，往往認(rèn)為混凝土坍落度越大越好泵送，因而盲目加水，使得水膠比增大，澆灌后的混凝土泌水、離析嚴(yán)重，較輕的粉煤灰上浮分層，使混凝土的勻質(zhì)性不良，力學(xué)性能和耐久性自然受到影響。摻加粉煤灰的混凝土比較黏稠，使混凝土在運(yùn)輸和澆灌過程不容易離析，對改善均勻性有明顯的好處，而且易于泵送和振搗密實(shí)。但由于摻粉煤灰混凝土黏度大，施工振搗時(shí)要加密振點(diǎn)，快插慢拔，同時(shí)要避免過振、平拖。否則，會(huì)使較輕的粉煤灰上浮分層，造成人為的離析

 

　　現(xiàn)象出現(xiàn)。

 

　　5 施工期混凝土裂縫的控制措施

 

　　混凝土施工期裂縫產(chǎn)生的原因往往是很復(fù)雜的，有時(shí)是單一方面的原因，有時(shí)則是多方面綜合所致。我們可以根據(jù)裂縫產(chǎn)生的原因采取有效的防治措施，使裂縫的出現(xiàn)降低到最低程度。下面著重從施工方面談一下裂縫的控制措施：

 

　　1)施工現(xiàn)場嚴(yán)格控制水灰比或塌落度值；

 

　　2)注意控制施工荷載對樓板產(chǎn)生的振動(dòng)；

 

　　3)混凝土輸送管的周期振動(dòng)作用要注意，要選擇泵管的行走路線避開結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)；

 

　　4)加強(qiáng)混凝土澆筑過程的振搗工序，不得漏振，也不要過振，防止浮漿過多。同時(shí)要調(diào)整好混凝土的流動(dòng)性，特別是鋼筋較密集部位更應(yīng)注意，以防止混凝土沉降裂縫的產(chǎn)生；

 

　　5)加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)，采用澆注完混凝土后立即覆蓋，壓蓋濕潤麻袋或草氈并及時(shí)澆水養(yǎng)護(hù)的方法，盡量縮短澆筑與開始養(yǎng)護(hù)的時(shí)間間隔。混凝土在硬化過程中應(yīng)保持一定的濕度和溫度，以防止混凝土表面干裂和塑性裂縫：

 

　　6)對于大體積混凝土工程，應(yīng)分層澆筑，每層厚度不大于30cm，以加快熱量散發(fā)，并使溫度分布均勻；混凝土下料不宜過快：對于要求較高的混凝土構(gòu)件，在混凝土澆筑1h一2h后，對混凝土可進(jìn)行二次振搗，表面拍打，收光等；

 

　　7)在混凝土澆筑前，應(yīng)將木模澆水濕透，脫模應(yīng)選用有效的隔離劑，拆模應(yīng)平穩(wěn)，并需控制好構(gòu)件的拆模時(shí)間，以防引起結(jié)構(gòu)裂縫：

 

　　8)對于面積較大或較長混凝土工程，宜采用澆完一段養(yǎng)護(hù)一段的方法，混凝土表面應(yīng)及時(shí)抹壓、覆蓋養(yǎng)護(hù)。長期露天堆放預(yù)制構(gòu)件，除避免曝曬外，還需要定期適當(dāng)灑水，保持濕潤。薄壁構(gòu)件應(yīng)在陰涼地方堆放井覆蓋，避免發(fā)生過大溫度和濕度變化；

 

　　9)合理制定施工方案，盡早回填土，盡早封閉房屋和進(jìn)行裝修。

 

　　6 結(jié)束語

 

　　施工期混凝土裂縫的控制不能僅從施工方面著手，而應(yīng)綜合從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工、原材料及配合比等方面綜合控制，以提高裂縫的防治效果。