淺談現(xiàn)澆混凝土裂縫的產(chǎn)生與控制

摘 要:文章分析現(xiàn)澆混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，提出施工中如何采取措施減少混凝土水化熱的影響，達(dá)到預(yù)防現(xiàn)澆混凝土裂縫的產(chǎn)生。

關(guān)鍵詞:現(xiàn)澆混凝土裂縫水化熱外加劑

中圖分類號:TU71文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2011)07(c)-0029-01

1前言

隨著現(xiàn)澆混凝土在建筑工程中的廣泛使用，但現(xiàn)澆混凝土產(chǎn)生的裂縫也應(yīng)引起足夠的重視。大多學(xué)者對外界荷載引起的開裂問題研究得較多。但對溫度荷載引起的裂縫尚無最權(quán)威的分析解釋和消除的辦法。

2現(xiàn)澆混凝土裂縫的成因與控制

現(xiàn)澆混凝土裂縫產(chǎn)生的原因因材料性質(zhì)與組成比較復(fù)雜，裂縫產(chǎn)生的原因也不盡一致，處理方法也無統(tǒng)一的規(guī)則可套用。只能在施工中采取一些措施進(jìn)行預(yù)防或控制。

2.1 溫度裂縫

2.1.1 水泥放熱

水泥水化是一個(gè)放熱的化學(xué)反應(yīng)過程，其間釋放一定熱量稱之為水化熱。大部分水泥水化熱在3d內(nèi)釋放出來。混凝土是熱的不良導(dǎo)體，產(chǎn)生的大量水化熱不容易散發(fā)，內(nèi)部溫度不斷上升，而混凝土表面散熱快，使混凝土內(nèi)外截面產(chǎn)生溫度梯度，特別是晝夜溫差大時(shí)，內(nèi)外溫度差別更大，內(nèi)部混凝土熱脹變形產(chǎn)生壓力，外部混凝土冷縮變形產(chǎn)生拉力，由于此時(shí)混凝土拉抗強(qiáng)度較低，當(dāng)混凝土內(nèi)部拉應(yīng)力超過其抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土便產(chǎn)生裂縫。這種裂縫的特點(diǎn)是裂縫出現(xiàn)在混凝土澆筑后的3～5d，初期出現(xiàn)的裂縫很細(xì)，隨著時(shí)間的發(fā)展而擴(kuò)大，甚至達(dá)到貫穿的情況。

2.1.2溫度裂縫的控制措施

混凝土內(nèi)部的溫度與混凝土厚度及水泥品種、水泥用量有關(guān)。混凝土越厚，水泥用量越大，水化熱越高的水泥，其內(nèi)部溫度越高，形成溫度應(yīng)力越大，產(chǎn)生裂縫的可能性越大。

混凝土結(jié)構(gòu)在施工期間，外界氣溫的變化對裂縫的產(chǎn)生有著很大的影響。混凝土內(nèi)部的溫度是由澆筑溫度、水泥水化熱的絕熱溫升和結(jié)構(gòu)的散熱溫度等各種溫度疊加之和組成。澆筑溫度與外界氣溫有著直接關(guān)系，外界氣溫愈高，混凝土的澆筑溫度也就會愈高;如果外界溫度降低則又會增加混凝土的內(nèi)外溫度梯度。外界溫度下降過快，會造成很大的溫度應(yīng)力，極易引發(fā)混凝土的開裂。因此防止混凝土出現(xiàn)裂縫的措施就是控制混凝土內(nèi)部和表面的溫度差，降低溫度梯度。措施為:①選用中熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥，②在摻加泵送劑或粉煤灰時(shí)，也可選用礦渣硅酸鹽水泥。③可充分利用混凝土后期強(qiáng)度，以減少水泥用量。另一方面，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制混凝土的出機(jī)溫度和澆筑溫度。對于出機(jī)溫度和澆筑溫度的控制，可以采取下面的辦法:

(A)降低原料溫度。每1m3混凝土中集料所占重量最大，最有效的辦法是降低集料溫度。在氣溫較高時(shí)，為了防止太陽直接照射，可以在砂石堆場搭設(shè)簡易遮陽棚，必要時(shí)可向集料噴淋霧狀水，或者在使用前用冷水沖洗集料。

(B)在攪拌混凝土?xí)r加冰塊冷卻或用地下水進(jìn)行攪拌。

(C)生產(chǎn)砼時(shí)避開當(dāng)天高溫時(shí)段。

(D)對攪拌運(yùn)輸車罐體、泵送管道采取保溫、冷卻措施。

2.2 干縮裂縫。

2.2.1干縮裂縫產(chǎn)生的原因

混凝土的干燥收縮主要是由于水泥石干燥收縮造成的。混凝土的水分蒸發(fā)、干燥過程是由外向內(nèi)、由表及里，逐漸發(fā)展的。由于混凝土蒸發(fā)干燥非常緩慢，裂縫多數(shù)持續(xù)時(shí)間較長，而且裂縫發(fā)生在表層很淺的部位，裂縫細(xì)微，有時(shí)呈平行線狀或網(wǎng)狀。由于碳化和鋼筋銹蝕的作用，干縮裂縫不僅嚴(yán)重?fù)p害薄壁結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性和耐久性，也會使大體積混凝土的表面裂縫發(fā)展成為更嚴(yán)重的裂縫，影響結(jié)構(gòu)的耐久性和承載能力。

2.2.2干縮裂縫的控制措施

(A)合理選擇水泥品種。水泥的需水量越大，混凝土的干燥收縮越大，不同品種水泥混凝土的干燥收縮程度不同，宜采用中低熱水泥和粉煤灰水泥。在商品混凝土中適量增加粉煤粉或礦石粉料。

(B)控制水泥用量。混凝土干燥收縮隨著水泥用量的增加而增大，但是增加量不顯著。在有可能減少水泥用量時(shí)，還是盡可能降低水泥用量。

(C)用水量的把握。

(D)最佳砂率的確定。

(E)化學(xué)外加劑的選用。

(F)正確選擇養(yǎng)護(hù)時(shí)間和方法。

2.3 收縮裂縫

2.3.1收縮裂縫產(chǎn)生的原因

裂縫產(chǎn)生的原因主要是混凝土流動性不足以及振搗不均勻，在凝結(jié)硬化前沒有沉實(shí)或者沉實(shí)不夠，當(dāng)混凝土沉陷時(shí)受到鋼筋、模板抑制所致。裂縫在混凝土澆筑后1～3h出現(xiàn)，裂縫的深度通常達(dá)到鋼筋上表面。

2.3.2收縮裂縫的控制措施

(A)控制混凝土單位用水量和水灰比，在滿足澆筑要求時(shí)，盡可能地減小坍落度;

(B)摻加適量、質(zhì)量良好的泵送劑和摻合料，可改善工作性和減少沉陷;

(C)商品混凝土車運(yùn)時(shí)間長，應(yīng)不停地轉(zhuǎn)動商品混凝土，防止離析;

(D)混凝土應(yīng)振搗密實(shí)，在變截面處宜分層澆筑、振搗;

(E)澆筑后應(yīng)采取措施覆蓋和及時(shí)養(yǎng)護(hù)。

3現(xiàn)澆混凝土裂縫的防治及處理措施

3.1 裂縫的防治

設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)形式，減少工程數(shù)量，降低水化熱。

充分利用混凝土在基坑有側(cè)限條件，在混凝土中摻加微膨脹劑，使其在基坑約束下成一定的預(yù)壓力，補(bǔ)償混凝土內(nèi)部溫度、收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力，從而有效的避免混凝土裂縫的產(chǎn)生。

由于邊界存在約束才會產(chǎn)生溫度應(yīng)力，采用改善邊界約束的構(gòu)造設(shè)計(jì)。

在設(shè)計(jì)構(gòu)造方面還應(yīng)重視合理配筋對混凝土結(jié)構(gòu)抗裂的有益作用。可采取增配構(gòu)造鋼筋，在混凝土表面增設(shè)金屬擴(kuò)張網(wǎng)等有效措施，有效地提高混凝土抗裂性能。

對大體積混凝土可在內(nèi)部增加冷卻系統(tǒng)，以降低混凝土內(nèi)部水化熱所產(chǎn)生的溫升。

3.2 處理措施

混凝土的裂縫按發(fā)展程度可分為3種:表面裂縫、深層裂縫、貫穿裂縫。對于表面裂縫因其對結(jié)構(gòu)力、耐久性和安全基本沒有影響，一般不作處理。對深層裂縫和貫穿裂縫可以采取鑿除裂縫，可以用風(fēng)鎬、風(fēng)鉆或人工將裂縫鑿除，至看不見裂縫為止，鑿槽斷面為梯形再在上面澆筑混凝土。限裂鋼筋，在處理較深的裂縫時(shí)，一般是在混凝土已充分冷卻后，在裂縫上鋪設(shè)I～2層的鋼筋后再繼續(xù)澆筑新混凝土。對比較嚴(yán)重的裂縫可以采取水泥灌漿和化學(xué)灌漿。水泥灌漿適用于裂縫寬度在5mm以上時(shí)，對于裂縫寬度小于0.5mm時(shí)應(yīng)采取化學(xué)灌漿。化學(xué)灌漿材料一般使用環(huán)氧、甲凝或丙凝漿液。