混凝土結構裂縫的產生因素及控制措施

鄒麗娜,馬鴻飛,于 爽

（嫩江尼爾基水利水電有限責任公司 ,黑龍江 齊齊哈爾 161005）

混凝土結構裂縫的產生因素及控制措施

鄒麗娜,馬鴻飛,于 爽

（嫩江尼爾基水利水電有限責任公司 ,黑龍江 齊齊哈爾 161005）

文章主要介紹了水工混凝土結構裂縫的產生因素，從混凝土配合比設計、配置用料澆注方法、溫度監測等反面方面,提出了裂縫產生控制措施。

混凝土；結構裂縫；產生因素；控制措施

1 混凝土結構裂縫

混凝土結構在建設和使用過程中出現不同程度、不同形式的裂縫，這是一個相當普遍的現象。大體積混凝土結構出現裂縫更普遍。在全國調查的高層建筑地下結構中，底板出現裂縫的現象占調查總數的20%左右，地下室的外墻混凝土出現裂縫的現象占調查總數的80%左右。所以，混凝土結構的裂縫是建筑工程長期困擾的一個技術難題，一直未能很好地解決。國內外工程技術界都認為，規定鋼筋混凝土結構的最大裂縫寬度主要是為了保證鋼筋不產生銹蝕。不同的規范中有關允許最大裂縫寬度的規定雖不完全一致，但基本相同。科學的要求是將其有害程度控制在允許范圍之內。根據國內外的調查資料，工程實踐中結構物的裂縫原因，屬于由變形變化（溫度、濕度、地基變形）引起的約占80%以上，屬于荷載引起的約占20%左右。在大體積混凝土工程施上中，由于水泥水化熱引起混凝土澆筑內部溫度和溫度應力劇烈變化，從而導致混凝土發生裂縫。因此，控制混凝土澆筑塊體因水化熱引起的溫升、混凝土澆筑塊體的內外溫差及降溫速度，防止混凝土出現有害的溫度裂縫（包括混凝土收縮）是其施工技術的關鍵問題。

迄今為止，在設計時幾乎所有的混凝土都允許一定范圍內開裂，從結構設計的安全性方面講，這是沒有問題的。但問題的關鍵在于一旦出現裂縫，在各種外力的作用下，尤其是水下結構，在高水頭的水壓力以及侵蝕性媒介對裂縫的破壞性作用，可能會造成結構設計允許開裂的裂縫進一步擴張和蔓延。

2 裂縫產生的因素

1）大體積混凝土水化時產生的大量水化熱得不到散發，導致混凝土內外溫差較大，使混凝土的形變超過極限引起裂縫。

2）混凝土在硬化的過程中，由于干縮引起的體積變形受到約束時產生的裂縫，這種裂縫的寬度有時會很大，甚至會貫穿整個構件。

3）在厚度較大的構件中，由于混凝土的塑性塌落引起的裂縫

4）當有約束時，混凝土熱漲冷縮所產生的體積漲縮，因為受約束力的限制，在內部產生了溫度應力，由于混凝土抗拉強度低，容易被溫度引起的拉應力拉裂，從而產生溫度裂縫。由于太陽暴曬產生裂縫也是工程中最常見的現象。

5）混凝土加水拌和后，水泥中的堿性物質與活性骨料中活性氧化硅等起反應，析出的膠狀堿——硅膠從周圍介質中吸水膨漲，體積增大3倍，從而使混凝土漲裂產生裂縫。

6）在炎熱的大風天氣，混凝土表面蒸發較過快，造成混凝土內部水化熱過高，在混凝土澆筑數小時仍處于塑性狀態，易產生塑性收縮裂縫。

7）構件超載產生的裂縫，例如：構件在超出設計的均布荷載或集中荷載作用下產生內力彎矩，出現垂直于構件縱軸的裂縫，構件在較大剪力作用下，產生斜裂縫，并向上、下延伸。

8）當結構的基礎出現不均勻沉陷，就有可能會產生裂縫，隨著沉陷的進一步發展，裂縫會進一步擴大。

9）當鋼筋混凝土處于不利環境中，例如：侵蝕性水，由于混凝土保護層厚度有限，特別是當混凝土密實性不良，環境中的氯離子等和溶于水中的氧會使混凝土中的鋼筋生銹，生成氧化鐵，氧化鐵的體積比原來金屬的體積大的多，鐵銹體積膨脹，對周圍混凝土擠壓，使混凝土脹裂。

3 裂縫控制的系列措施

1）為了減少水泥用量，降低混凝土澆筑塊體的溫度升高。經設計單位同意，可利用混凝土60 d后期強度，作為混凝土強度評定、工程交工驗收及混凝土配合比設計的依據。

2）混凝土配合比設計時，在保證混凝土具有良好工作性的情況下，應盡可能的降低混凝土的單位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水膠比）二摻（摻高效減水劑和高性能引氣劑）一高（高粉煤灰摻量）”的設計準則，生產出“高強、高韌性、中彈、低熱和高極拉值”的抗裂混凝土。施工時要嚴格控制混凝土配合比，計量要準確，坍落度抽檢工作要加強，不能流于形式。

3）配置大體積混凝土宜使用低水化熱水泥，如硅酸鹽水泥或普通硅酸水泥、礦渣水泥，此外可摻加膨漲劑、適量的粉煤灰等，摻粉煤灰是一項既能減少由溫度應力而使大壩開裂的危險，又能提高混凝土某些性能的經濟有效的措施；同時要采用塑料薄膜和草袋覆蓋，以確保混凝土內外溫差小于25°。根據構造要求情況配置必要的鋼筋起到限裂的作用。

4）混凝土的澆筑方法可用分層連續澆筑或推移式連續澆筑，不得留施工縫，并應符合下列規定：①混凝土的攤鋪厚度應根據所用振搗器的作用深度及混凝土的和易性確定。當采用泵送混凝土時，混凝土的攤鋪厚度不大于600 mm；當采用非泵送混凝土時，混凝土的攤鋪厚度不大于400 mm。②分層連續澆筑或推移式連續澆筑，其層間的間隔時間應盡量縮短，必須在前層混凝土初凝之前，將其次層混凝土澆筑完畢。層間最長的時間間隔不大于混凝土的初凝時間。當層間間隔時間超過混凝土的初凝時間，層面應按施工縫處理。

5）混凝土的拌制、運輸必須滿足連續澆筑施工以及盡量降低混凝土出罐溫度等方面的要求，并應符合下列規定：①當炎熱季節澆筑大體積混凝土時，混凝土攪拌場站宜對砂、石骨料采取遮陽、降溫措施。②當采用泵送混凝土施工時，混凝土的運輸宜采用混凝土攪拌運輸車，混凝土攪拌運輸車的數量應滿足混凝土連續澆筑的要求。

6）混凝土振搗要密實，拆模后要掛草簾或鋪草澆水養護保濕。新澆筑的混凝土就象剛剛出生的嬰兒，需要體貼關心和愛護。混凝土的養護不僅對防止早期表面裂縫顯得重要，它對混凝土后期強度的發展、混凝土的進一步成熟和耐久性等也同樣重要，在過去許多工程的施工和管理中，對養護的重要性沒有充分的認識。

7）摻合料及外加劑的使用。國內當前用的摻合料主要是粉煤灰，可以提高混凝土的和易性。大大改善混凝土工作性能和可靠性，同時可代替水泥，降低水化熱。摻加量為水泥用量的15%，降低水化熱15%左右。外加劑主要指減水劑、緩凝劑和膨脹劑。混凝土中摻入水泥重量0.25%的木鈣減水劑，不僅使混凝土工作性能有了明顯的改善，同時又減少10%拌和用水，節約10%左右的水泥，從而降低了水化熱。一般泵送混凝土為了延緩凝結時間，要加緩凝劑，反之凝結時間過早，將影響混凝土澆筑面的粘結，易出現層間縫隙，使混凝土防水、抗裂和整體強度下降。為了防止混凝土的初始裂縫，宦加膨脹劑。國內常用的膨脹劑有UEA，EAS、特密斯等型號。

8）大體積混凝土的溫控施工中，除應進行水泥水化熱的測定外，在混凝土澆筑過程中還應進行混凝土澆筑溫度的監測，在養護過程中應進行混凝土澆筑塊體升降溫、內外溫差、降溫速度及環境溫度等監測。監測的規模可根據所施工工程的重要性和施工經驗確定，測溫的方法可采用先進的測溫方法，如有經驗也可采用簡易測溫方法。這些監測結果能及時反饋現場大體積混凝土澆筑塊內溫度變化的實際情況，以及所采用的施工技術措施的效果。為工程技術人員及時采取溫控對策提供科學依據。

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2011-02-15