混凝土裂縫的原因分析及防治措施

趙軍霞

混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均質(zhì)脆性材料。其具有很多優(yōu)點(diǎn)，但也存在一些弱點(diǎn)，如均勻性差、離散性大、容易產(chǎn)生裂縫。尤其混凝土的裂縫較為普遍，成為困擾建筑業(yè)多年的質(zhì)量通病，將直接影響結(jié)構(gòu)安全。下面對(duì)其進(jìn)行具體的探討。

1 混凝土施工中裂縫原因

1.1 干縮裂縫

干縮裂縫多出現(xiàn)在混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)束后的一段時(shí)間或是混凝土澆筑完畢后的一周左右。水泥漿中水分的蒸發(fā)產(chǎn)生干縮，且這種收縮是不可逆的。干縮裂縫的產(chǎn)生主要是由于混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致變形不同的結(jié)果:混凝土受外部條件的影響，表面水分損失過(guò)快，變形較大，內(nèi)部濕度變化較小變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內(nèi)部約束，產(chǎn)生較大拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。相對(duì)濕度越低，水泥漿體干縮越大，干縮裂縫越易產(chǎn)生。干縮裂縫多為表面性的平行線狀或網(wǎng)狀淺細(xì)裂縫，寬度多在0.05mm～0.2mm之間，大體積混凝土中平面部位多見(jiàn)，較薄的梁板中多沿其短向分布。干縮裂縫通常會(huì)影響混凝土的抗?jié)B性，引起鋼筋的銹蝕影響混凝土的耐久性，在水壓力的作用下會(huì)產(chǎn)生水力劈裂影響混凝土的承載力等等?；炷粮煽s主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質(zhì)和用量、外加劑的用量等有關(guān)。

1.2 塑性收縮裂縫

塑性收縮是指混凝土在凝結(jié)之前，表面因失水較快而產(chǎn)生的收縮。塑性收縮裂縫一般在干熱或大風(fēng)天氣出現(xiàn)，裂縫多呈中間寬、兩端細(xì)且長(zhǎng)短不一，互不連貫狀態(tài)。較短的裂縫一般長(zhǎng)20cm～30cm，較長(zhǎng)的裂縫可達(dá)2 m～3 m，寬1mm～5mm。其產(chǎn)生的主要原因?yàn)?混凝土在終凝前幾乎沒(méi)有強(qiáng)度或強(qiáng)度很小，或者混凝土剛剛終凝而強(qiáng)度很小時(shí)，受高溫或較大風(fēng)力的影響，混凝土表面失水過(guò)快，造成毛細(xì)管中產(chǎn)生較大的負(fù)壓而使混凝土體積急劇收縮，而此時(shí)混凝土的強(qiáng)度又無(wú)法抵抗其本身收縮，因此產(chǎn)生龜裂。影響混凝土塑性收縮開(kāi)裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結(jié)時(shí)間、環(huán)境溫度、風(fēng)速、相對(duì)濕度等等。

1.3 沉陷裂縫

沉陷裂縫的產(chǎn)生是由于結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不勻、松軟，或回填土不實(shí)或浸水而造成不均勻沉降所致;或者因?yàn)槟０鍎偠炔蛔悖０逯伍g距過(guò)大或支撐底部松動(dòng)等導(dǎo)致，特別是在冬季，模板支撐在凍土上，凍土化凍后產(chǎn)生不均勻沉降，致使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。此類裂縫多為深進(jìn)或貫穿性裂縫，其走向與沉陷情況有關(guān)，一般沿與地面垂直或呈30°～45°角方向發(fā)展，較大的沉陷裂縫往往有一定的錯(cuò)位，裂縫寬度往往與沉降量成正比關(guān)系。裂縫寬度受溫度變化的影響較小。地基變形穩(wěn)定之后，沉陷裂縫也基本趨于穩(wěn)定。

1.4 混凝土材料及配合比

配合比設(shè)計(jì)不當(dāng)直接影響混凝土的抗拉強(qiáng)度，是造成混凝土開(kāi)裂不可忽視的原因。配合比不當(dāng)指水泥用量過(guò)大，水灰比大，含砂率不適當(dāng)，骨料種類不佳，選用外加劑不當(dāng)?shù)?，這幾個(gè)因素是互相關(guān)聯(lián)的。

有關(guān)試驗(yàn)資料顯示:用水量不變時(shí)，水泥用量每增加10%，混凝土收縮增加5%;水泥用量不變時(shí)，用水量每增加10%，混凝土強(qiáng)度降低20%，混凝土與鋼筋的粘結(jié)力降低10%。

1)粗細(xì)集料含泥量過(guò)大，造成混凝土收縮增大。集料顆粒級(jí)配不良或采取不恰當(dāng)?shù)拈g斷級(jí)配，容易造成混凝土收縮的增大，誘導(dǎo)裂縫的產(chǎn)生。

2)骨料粒徑越細(xì)、針片含量越大，混凝土單方用灰量、用水量增多，收縮量增大。

3)混凝土外加劑、摻合料選擇不當(dāng)，或摻量不當(dāng)，嚴(yán)重增加混凝土收縮。

4)水泥品種原因，礦渣硅酸鹽水泥收縮比普通硅酸鹽水泥收縮大。

5)水泥等級(jí)及混凝土強(qiáng)度等級(jí)原因:水泥等級(jí)越高、細(xì)度越細(xì)、早強(qiáng)越高對(duì)混凝土開(kāi)裂影響越大?；炷猎O(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)越高，混凝土脆性越大、越易開(kāi)裂。

1.5 施工及現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)原因

1)現(xiàn)場(chǎng)澆搗混凝土?xí)r，振搗或插入不當(dāng)，漏振、過(guò)振或振搗棒抽撤過(guò)快，均會(huì)影響混凝土的密實(shí)性和均勻性，誘導(dǎo)裂縫的產(chǎn)生。

2)高空澆筑混凝土，風(fēng)速過(guò)大、烈日暴曬，混凝土收縮值大。

3)對(duì)大體積混凝土工程，缺少兩次抹面，易產(chǎn)生表面收縮裂縫。

4)大體積混凝土澆筑，對(duì)水化計(jì)算不準(zhǔn)、現(xiàn)場(chǎng)混凝土降溫及保溫工作不到位，引起混凝土內(nèi)部溫度過(guò)高或內(nèi)外溫差過(guò)大，混凝土產(chǎn)生溫度裂縫。

5)現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)措施不到位，混凝土早期脫水，引起收縮裂縫。

6)現(xiàn)場(chǎng)模板拆除不當(dāng)，引起拆模裂縫或拆模過(guò)早。

7)現(xiàn)場(chǎng)預(yù)應(yīng)力張拉不當(dāng)(超張、偏心)，引起混凝土張拉裂縫。

2 裂縫的防治措施

由于水化熱產(chǎn)生的升溫較高、降溫幅度大、速率快，使混凝土產(chǎn)生較大的溫度和收縮應(yīng)力是導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因。因此，為防止水化熱引起的裂縫，施工前應(yīng)計(jì)算升溫峰值、內(nèi)外溫差及降溫速率，制定相應(yīng)的技術(shù)措施，防止和控制溫度裂縫，確保工程質(zhì)量。

2.1 降低混凝土入模溫度

1)降低原材料進(jìn)入攪拌機(jī)的溫度如夏季在水箱內(nèi)加冰塊，降低水溫;粗骨料遮陽(yáng)防曬，并灑冷水降溫;細(xì)骨料遮陽(yáng)防曬;散裝水泥提前儲(chǔ)備，避免新出廠水泥溫度過(guò)高。采取以上措施最大限度降低混凝土出機(jī)溫度。

2)夏季，混凝土運(yùn)輸車加保溫套或?qū)摅w噴淋冷水降溫?；炷帘盟凸艿勒陉?yáng)防曬。

3)混凝土澆筑作業(yè)面遮陽(yáng)，減少混凝土冷量損失。

2.2 降低混凝土水化熱

1)選擇中低熱品種水泥，優(yōu)先選用礦渣硅酸鹽水泥。2)利用混凝土后期強(qiáng)度，用R60或R90替代R28作為設(shè)計(jì)強(qiáng)度。3)摻入一定比例的粉煤灰。4)摻入高效減水劑。5)摻加緩凝劑。

2.3 采用二次抹壓技術(shù)

混凝土大模振搗，表層刮平抹壓1 h～2 h后，即在混凝土初凝前在混凝土表面進(jìn)行二次抹壓，消除混凝土干縮、沉縮和塑性收縮產(chǎn)生的表面裂縫，增加混凝土內(nèi)部的密實(shí)度。但是，二次抹壓時(shí)間必須掌握恰當(dāng)，過(guò)早抹壓沒(méi)有效果;過(guò)晚抹壓混凝土已進(jìn)入初凝狀態(tài)，失去塑性，消除不了混凝土表面已出現(xiàn)的裂縫。

2.4 混凝土自然養(yǎng)護(hù)

1)保濕養(yǎng)護(hù)混凝土表面經(jīng)過(guò)二次抹壓后，立即覆蓋塑料薄膜，防止表面水分蒸發(fā)，保持混凝土處于潮濕狀態(tài)下養(yǎng)護(hù)。特別是對(duì)于摻入U(xiǎn)EA膨脹劑的混凝土，在最初14 d內(nèi)，必須潮濕養(yǎng)護(hù)，方能促使膨脹劑充分發(fā)揮膨脹作用。

2)保濕養(yǎng)護(hù)根據(jù)混凝土絕熱溫升計(jì)算，確定中心最高溫度，按溫控技術(shù)措施，確定養(yǎng)護(hù)材料及覆蓋厚度和養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

保溫養(yǎng)護(hù)的目的:

a.減少混凝土表面熱擴(kuò)散，減少內(nèi)外溫度;b.延緩散熱時(shí)間，控制降溫速率，有利于混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)和應(yīng)力松弛，避免產(chǎn)生貫穿裂縫。養(yǎng)護(hù)一般不少于15 d。

3)在常溫季節(jié)，混凝土終凝后也可采取蓄水養(yǎng)護(hù)的辦法，替代前兩種保濕保溫養(yǎng)護(hù)辦法。根據(jù)混凝土內(nèi)外溫差數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整蓄水高度，也能收到預(yù)期效果。

裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象，它不但會(huì)影響構(gòu)件的耐久性、疲勞強(qiáng)度，還會(huì)使預(yù)應(yīng)力混凝土發(fā)生預(yù)應(yīng)力損失以及使一些超靜定結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利的影響，只有對(duì)其進(jìn)行認(rèn)真研究、區(qū)別對(duì)待，采用合理的方法進(jìn)行處理，并在施工中采取各種有效的預(yù)防措施來(lái)預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，保證建筑物和構(gòu)件安全、穩(wěn)定的工作。具體施工中要靠我們多觀察、多比較，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。

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