對(duì)混凝土裂縫控制的思考

摘要:混凝土裂縫是混凝土的一種常見(jiàn)病和多發(fā)病，本文主要分析了混凝土裂縫產(chǎn)生的原因和施工溫度的關(guān)系，以及應(yīng)采取的措施。

關(guān)鍵詞:混凝土 溫度應(yīng)力 裂縫 控制

近年來(lái)，隨著建筑業(yè)的飛速發(fā)展，混凝土在建筑工程中的使用量越來(lái)越大，混凝土工程在整個(gè)單位工程中的份額也逐步增大，其重要性也日漸彰顯。而混凝土的裂縫也成為質(zhì)量事故誘發(fā)的主要原因，根據(jù)權(quán)威部門的調(diào)查顯示，約有40%以上質(zhì)量事故的起因是從混凝土裂縫開(kāi)始的。因此控制混凝土裂縫是目前當(dāng)務(wù)之急的工作，是確保建筑工程結(jié)構(gòu)安全和使用功能的重要環(huán)節(jié)。

混凝土的裂縫根據(jù)其成因，大致可分為沉降裂縫和溫度裂縫。沉降裂縫完全由人為因素造成，其控制方法比較簡(jiǎn)單，只須加強(qiáng)對(duì)人的因素的管理和監(jiān)督，就能很好地解決裂縫問(wèn)題。而溫度裂縫的生成因素比較復(fù)雜，控制溫度裂縫的難度也較大。現(xiàn)在我就將本人多年來(lái)對(duì)控制混凝土溫度裂縫的一些研究成果匯報(bào)如下，希望能通過(guò)拋磚引玉，得到業(yè)界人士的更大支持。

混凝土的溫度裂縫產(chǎn)生的主要原因是溫度和濕度的，混凝土在施工階段常受外界氣溫變化的影響。混凝內(nèi)部溫度為水泥水化熱的絕熱溫度和澆筑溫度二者的疊加值，其中澆筑溫度與外界溫度有直接關(guān)系。一般而言，外界氣溫愈高， 混凝土在硬化期間水泥放出大量水化熱，混凝土的澆筑溫度也愈高，當(dāng)氣溫下降，會(huì)大大增加外層混凝土內(nèi)部的溫度梯度，造成溫差和溫度應(yīng)力，使大體積混凝土出現(xiàn)裂縫。

為了防止裂縫，減輕溫度應(yīng)力可以從控制溫度和改善約束條件兩個(gè)方面著手。

控制溫度的措施如下:

(1)采用改善骨料級(jí)配，用干硬性混凝土，摻混合料，加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量;

(2)拌合混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;

(3)熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱;

(4)在混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水降溫;

(5)規(guī)定合理的拆模時(shí)間，氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度;

(6)施工中長(zhǎng)期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，在寒冷季節(jié)采取保溫措施;

改善約束條件的措施是:

①合理地分縫分塊;

②避免基礎(chǔ)過(guò)大起伏;

③合理的安排施工工序，避免過(guò)大的高差和側(cè)面長(zhǎng)期暴露;

此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，防止表面干縮，特別是保證混凝土的質(zhì)量對(duì)防止裂縫是十分重要，應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫，出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的，因此施工中應(yīng)以預(yù)防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。

在混凝土的施工中，為了提高模板的周轉(zhuǎn)率，往往要求新澆筑的混凝土盡早拆模。當(dāng)混凝土溫度高于氣溫時(shí)應(yīng)適當(dāng)考慮拆模時(shí)間，以免引起混凝土表面的早期裂縫。新澆筑早期拆模，在表面引起很大的拉應(yīng)力，出現(xiàn)“溫度沖擊”現(xiàn)象。在混凝土澆筑初期，由于水化熱的散發(fā)，表面引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力，此時(shí)表面溫度亦較氣溫為高，此時(shí)拆除模板，表面溫度驟降，必然引起溫度梯度，從而在表面附加一組拉應(yīng)力，與水化熱應(yīng)力迭加，再加上混凝土干縮，表面的拉應(yīng)力達(dá)到很大的數(shù)值，就有導(dǎo)致裂縫的危險(xiǎn)，但如果在拆除模板后及時(shí)在表面覆蓋一層輕型保溫材料，如泡沫海棉等，對(duì)于防止混凝土表面產(chǎn)生過(guò)大的拉應(yīng)力，具有顯著的效果。

為保證混凝土工程質(zhì)量，防止開(kāi)裂，提高混凝土的耐久性，正確使用外加劑也是減少開(kāi)裂的措施之一。例如使用減水防裂劑，其主要作用為:

(1)混凝土中存在大量毛細(xì)孔道，水蒸發(fā)后毛細(xì)管中產(chǎn)生毛細(xì)管張力，使混凝土干縮變形。增大毛細(xì)孔徑可降低毛細(xì)管表面張力，但會(huì)使混凝土強(qiáng)度降低。這個(gè)表面張力理論早在六十年代就已被國(guó)際上所確認(rèn)。

(2)水灰比是影響混凝土收縮的重要因素，使用減水防裂劑可使混凝土用水量減少25%。

(3)水泥用量也是混凝土收縮率的重要因素，摻加減水防裂劑的混凝土在保持混凝土強(qiáng)度的條件下可減少15%的水泥用量，其體積用增加骨料用量來(lái)補(bǔ)充。

(4)減水防裂劑可以改善水泥漿的稠度，減少混凝土泌水，減少沉縮變形。

(5)提高水泥漿與骨料的粘結(jié)力，提高的混凝土抗裂性能。

(6)混凝土在收縮時(shí)受到約束產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)裂縫就會(huì)產(chǎn)生。減水防裂劑可有效的提高的混凝土抗拉強(qiáng)度，大幅提高混凝土的抗裂性能。

(7)摻加外加劑可使混凝土密實(shí)性好，可有效地提高混凝土的抗碳化性，減少碳化收縮。

(8)摻減水防裂劑后混凝土緩凝時(shí)間適當(dāng)，在有效防止水泥迅速水化放熱基礎(chǔ)上，避免因水泥長(zhǎng)期不凝而帶來(lái)的塑性收縮增加。

(9)摻外加劑混凝土和易性好，表面易摸平，形成微膜，減少水分蒸發(fā)，減少干燥收縮。

許多外加劑都有緩凝、增加和易性、改善塑性的功能，我們?cè)诠こ虒?shí)踐中應(yīng)多進(jìn)行這方面的實(shí)驗(yàn)對(duì)比和研究，比單純的靠改善外部條件，可能會(huì)更加簡(jiǎn)捷、經(jīng)濟(jì)。

實(shí)踐證明，混凝土常見(jiàn)的裂縫，大多數(shù)是不同深度的表面裂縫，其主要原因是溫度梯度造成寒冷地區(qū)的溫度驟降也容易形成裂縫。因此說(shuō)混凝土的保溫和保濕對(duì)防止表面早期裂縫尤其重要。

從溫度應(yīng)力觀點(diǎn)出發(fā)，保溫應(yīng)達(dá)到下述要求:

①防止混凝土內(nèi)外溫度差及混凝土表面梯度，防止表面裂縫。

②防止混凝土超冷，應(yīng)該盡量設(shè)法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的穩(wěn)定溫度。

③防止老混凝土過(guò)冷，以減少新老混凝土間的約束。

從溫度應(yīng)力觀點(diǎn)出發(fā)，保濕應(yīng)達(dá)到下述要求:

混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，主要目的在于保持適宜的溫濕條件，以達(dá)到兩個(gè)方面的效果，一方面使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干縮。一方面使水泥水化作用順利進(jìn)行，以期達(dá)到設(shè)計(jì)的強(qiáng)度和抗裂能力。

適宜的溫濕度條件是相互關(guān)聯(lián)的。混凝上的保溫措施常常也有保濕的效果。

從理論上分析，新澆混凝土中所含水分完全可以滿足水泥水化的要求而有余。但由于蒸發(fā)等原因常引起水分損失，從而推遲或防礙水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到這種不利影響。因此混凝土澆筑后的最初幾天是養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵時(shí)期，在施工中應(yīng)切實(shí)重視起來(lái)。

總之，混凝土裂縫的成因和計(jì)算方法有不同的理論，但對(duì)于具體的預(yù)防和改善措施要靠我們多觀察、多比較，具體施工中出現(xiàn)問(wèn)題后多分析、多總結(jié)，結(jié)合多種預(yù)防處理措施，混凝土的裂縫是完全可以避免的。

作者簡(jiǎn)介:

李軍 性別:男 學(xué)歷:本科 出生年月:1970年4月

籍貫:江蘇建湖

職稱:工程師

研究方向:建筑施工技術(shù)的創(chuàng)新、應(yīng)用和推廣

工作單位:江蘇省南通一建集團(tuán)有限公司