混凝土變形裂縫的控制措施

屈學雷， 劉培枝

河南中醫學院第一附屬醫院（450000）

0 引言

近年來，隨著我國基本建設的迅猛發展，混凝土不斷朝著高強、大流動性方向發展，使混凝土水化熱和收縮不斷增加；混凝土結構尺寸和體積越來越大，結構形式日趨復雜，使混凝土的變形受到更為廣泛和嚴密的約束;施工工期片面追求使混凝土不可能得到充分的養護。其結果使混凝土裂縫已成為工程結構領域中一個相當普遍的問題,已影響到人們的日常生活和生產;混凝土裂縫控制的技術難度大大增加，困擾著大批工程技術人員和管理人員。因此，混凝土變形裂縫的控制是目前迫切需要解決的技術難題。

1 混凝土變形裂縫的工作機理

1.1 引發混凝土變形裂縫的變形因素

引發混凝土變形裂縫的主要變形因素有:溫度作用、濕度作用和地基基礎沉降等。本文只對溫度下降引起的混凝土收縮進行分析。溫度作用引起的混凝土變形包括水化熱與晝夜溫差引起的早期溫降收縮,也包括季節性溫差引起的后期溫降收縮。

混凝土收縮又可分為塑性收縮、干燥收縮和自收縮。塑性收縮發生在混凝土終凝前的縮性階段，通常在澆筑后4～15 h左右出現，絕大部分發生在初凝前的塑性階段。塑性收縮又可以細分為失水凝縮、化學減縮、沉降收縮三類。干燥收縮通常是混凝土停止養護后,在不飽和的空氣中失去內部毛細孔和凝膠孔的吸附水而發生的不可逆收縮。自收縮是混凝土在沒有與周圍環境發生濕度交換的情況下由于混凝土的自干燥引起的體積變化。

1.2 混凝土變形受到的約束

混凝土只是一種建筑材料，實際工程中，大部分情況下是把混凝土和鋼筋相結合制作成一定形式的鋼筋混凝土結構或構件。在鋼筋混凝土結構中，某一部分桿件總會受到其他部分桿件的約束，如樓、屋面板的伸縮受到梁的約束，剛架橋中梁板的伸縮受到墩臺的約束;即使鋼筋混凝土構件也要受到與其相接觸的其他構件的約束,如混凝土路面板的伸縮將受到基層的約束,地下室底板的伸縮受到墊層或地基土的約束。

另外，鋼筋骨架對混凝土的變形也有較大的約束作用，對于厚度較大的構件,內芯混凝土對表層混凝土也會有一定的約束作用,如鋼筋混凝土薄壁墩臺和大體積地下室底板的表層都會受到密布鋼筋和內芯混凝土的約束。

1.3 混凝土變形裂縫機理及其控制

混凝土變形裂縫的工作機理是在約束條件下混凝土的累積拉應力和拉伸值往往大于其抗拉強度和抗拉伸能力，從而產生變形裂縫。根據這一機理，混凝土變形裂縫的改善和控制可以從減少混凝土收縮、降低混凝土的約束程度和提高混凝土的抗拉能力上著手。

2 混凝土變形裂縫的控制環節與方法

2.1 從結構設計上控制變形裂縫

在結構設計中，設計者應對“抗”、“放”或“抗放兼施”原則靈活應用。所謂“抗”就是采取混凝土抗變形裂縫的措施，提高混凝土抗拉能力；“放”就是選擇合理的結構形式，降低混凝土的約束程度；“抗放兼施”就是既降低混凝土的約束程度又提高混凝土的抗拉能力。

在設置伸縮縫與后澆帶的同時還應設置抗裂分布鋼筋,抗裂分布鋼筋的設置對于防止長大構件的混凝土變形裂縫確實較為有效而且是非常必要的。這是因為混凝土的收縮受到抗裂分布鋼筋的阻止,混凝土把一部分拉應力傳遞給鋼筋，混凝土的拉應力減小。

抗裂分布鋼筋設置的關鍵有兩個方面:①布置的方向和布置的間距；②設置適當的鋼筋保護層厚度。鋼筋保護層厚度過薄，易造成鋼筋銹蝕，對于耐久性不利；過厚會增加開裂寬度和開裂率,所以混凝土保護層應根據耐久性要求的最小允許厚度確定，不應片面追求高混凝土強度等級，在結構形式選擇時應把結構整體剛度和變形裂縫等問題加以綜合考慮。對于容易產生變形裂縫的且對裂縫要求較高的情況,應考慮約束度較小的結構形式。

2.2 從施工工藝上控制變形裂縫

混凝土施工時，應盡可能選擇適宜的施工季節和時段。對于容易產生混凝土變形裂縫的分項工程或結構部位，應進行嚴密的施工組織設計,盡可能安排在夜間和溫度較低的季節進行混凝土澆筑。對于易產生變形裂縫的結構，應盡可能選擇木模板，減緩水化熱的散發速度。混凝土的澆筑和振搗質量應嚴加控制，確保混凝土的密實和均勻，防止混凝土產生局部缺陷或薄弱環節。盡可能不采用泵送施工方法，若采用商品混凝土,應在滿足施工要求的前提下盡量減小拌合物的坍落度。從施工過程中減小對混凝土的約束，加強混凝土的養護。

混凝土養護是保證混凝土澆筑后性能發展所需的一定濕度的關鍵環節,周圍環境的相對濕度對混凝土早期性能發展和防止混凝土收縮起著關鍵作用。早期養護尤為重要,因為這一時期的混凝土抗拉強度的形成和收縮最為突出，表現為增量大、速度快，若不及時采取妥善的養護而過早的處于干燥條件下，將極大的增加早期的干燥收縮，減緩抗拉強度的形成，致使混凝土產生變形裂縫。混凝土的養護方法通常有：①潮濕養護（淋水、濕砂層、濕麻袋或草袋等）；②養護劑涂層；③保溫養護（可采用2～3層草袋、草墊或保溫被，填泡沫塑料等）。最好的養護方法是在混凝土表面覆蓋一層塑料薄膜，這樣水可滲入又能防風，起到有效地保濕作用。

2.3 從混凝土質量本身控制變形裂縫

配制混凝土時，應嚴格控制砂石料的含泥量，選擇水化熱低的水泥，在保證混凝土可泵性和水灰比一定的情況下，盡可能降低水泥漿量，降低砂率。摻入適量的摻合料和高效減水劑。

2.4 從混凝土的環境上控制變形裂縫

結構施工時應嚴密關注大風,采取針對性的擋風保護措施。在大風情況下，混凝土的水化熱溫降和混凝土表面水分的損失非常快，致使混凝土快速收縮，短時間內產生變形裂縫。還應做好氣溫驟降的應急保溫和預防工作。

對于蒸汽養護,在蒸汽養護設施拆除前應確保有一個溫度降低的緩慢過程，拆除后對混凝土迅速加以覆蓋養護。在澆筑后經過一定時期養護的混凝土仍然需要保護，不宜長期裸露日曬。

3 結語

對混凝土變形裂縫機理的研究是非常重要的。為什么會出現變形裂縫?什么時段、什么情況下會發生變形裂縫?引發變形裂縫的主要因素有哪些?只有對這些問題有了非常清晰的認識，才能對變形裂縫實施有效地預防和控制。

本文從混凝土變形、約束和抗裂能力三者出發，列舉了結構設計、施工工藝、混凝土質量和環境四個方面的控制內容和方法。其中有些變形裂縫的控制內容和方法具有普遍性,個別的內容和方法是屬于特殊情況。因此，對于實際工程，必須要具體問題具體分析，找出影響混凝土變形裂縫的關鍵因素，才能采取有針對性的變形裂縫控制措施。