預(yù)拌混凝土水平結(jié)構(gòu)施工早期裂紋控制

摘 要：隨著預(yù)拌混凝土的推廣應(yīng)用，梁板結(jié)構(gòu)混凝土裂紋的控制越來越成為廣大施工單位，特別是商品混凝土生產(chǎn)廠家關(guān)注的問題。實(shí)踐證明，只要努力，裂紋是可以控制在最小范圍內(nèi)，或者說是可以基本得到控制的。

關(guān)鍵詞：預(yù)拌混凝土； 裂紋控制

中圖分類號：TU755 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-3315（2012）05-173-002

隨著預(yù)拌混凝土的推廣應(yīng)用，梁板結(jié)構(gòu)混凝土裂紋的控制越來越成為廣大施工單位，特別是商品混凝土生產(chǎn)廠家關(guān)注的問題。筆者就此進(jìn)行了工程調(diào)查，查閱了國內(nèi)外有關(guān)資料，并在部分工程進(jìn)行了試驗(yàn)。現(xiàn)將裂紋產(chǎn)生的一些規(guī)律、原因分析和控制辦法作以闡述，望諸同行們共同探討。

一、裂紋產(chǎn)生的規(guī)律

通過工程調(diào)查，總結(jié)如下規(guī)律：

（1）春秋季節(jié)為梁板結(jié)構(gòu)裂紋多發(fā)期，大風(fēng)天施工的樓板如不采取有效措施裂紋就多而寬，陰天、小雨天施工的樓板裂紋極少；

（2）樓板裂紋一般發(fā)生在澆筑后1～3小時(shí)，板面裂紋多在梁板交界處、厚度變化處、梁板鋼筋上部。混凝土表面搓毛裂紋少，表面壓光裂紋反而多；

(3)樓層越高，由于高空風(fēng)速大且泵送混凝土坍落度大，樓板裂紋越不易控制;

(4)樓板厚度越大，裂紋越少。

二、裂紋原因分析

預(yù)拌混凝土為滿足運(yùn)輸、泵送的要求，其水泥用量較現(xiàn)場攪拌混凝土大，同時(shí)，混凝土砂率增大及外加劑的摻入，使坍落度為80～200mm的預(yù)拌混凝土收縮大大加大。有關(guān)資料介紹，混凝土早期裂紋主要是沉縮和干縮引起的。混凝土沉縮變形之大小與混凝土流態(tài)有關(guān)，混凝土流動性越大，相對沉縮變形亦越大，如不注意，極易引起早期裂紋。此外，混凝土在硬化過程中，水分蒸發(fā)會產(chǎn)生脫水收縮，從而造成早期干縮裂紋。混凝土表面水分蒸發(fā)速度越快，其干縮值越大。歸納起來，影響混凝土沉縮和干縮的因素有如下幾個(gè)方面：

1.混凝土流動性

混凝土流動性越大，沉縮量越大。中等流態(tài)混凝土相對沉縮變形為60×10-4～100×10-4，大流態(tài)混凝土則為200×10-4，沉縮變形幾乎超過普通干縮變形的30～60倍。

2.水泥品種和礦物成分

水泥中各種礦物成分對干縮影響不一，其中C2S和C4AF收縮率小，C3A收縮率最大。因此，耐硫酸鹽水泥和低熱水泥其礦物成分中C2S和C4AF相對含量多，C3A含量少，其干縮相應(yīng)也較小。此外應(yīng)避免不同品種水泥混用，因不同品種水泥凝結(jié)速度、收縮值均不同，混用會導(dǎo)致混凝土開裂。

3.水泥細(xì)度

水泥顆粒的粗細(xì)，對水泥的性質(zhì)有很大影響，顆粒越細(xì)其水化、凝結(jié)硬化速度越快，早期和后期強(qiáng)度均較高，需水量增大，但水泥顆粒過細(xì)，其在空氣中的收縮性也較大，因此國家標(biāo)準(zhǔn)中對水泥細(xì)度作了相應(yīng)規(guī)定。

4.混凝土體積形狀

大體積混凝土(最小截面尺寸＞1m)，由于水化熱積聚在內(nèi)部不易散發(fā)，混凝土內(nèi)部溫度升高產(chǎn)生很大內(nèi)外溫差，由此產(chǎn)生的溫度應(yīng)力造成硬化初期混凝土的開裂。

5.外加劑收縮的影響

據(jù)資料介紹，當(dāng)配合比和用水量不變時(shí)，用木鈣配制的坍落度增大混凝土，收縮值略大于不摻木鈣的基準(zhǔn)混凝土，摻高效減水劑配制的高強(qiáng)混凝土其收縮值與不摻者相比，差別不大，略有降低。總之，在商品混凝土中，摻減水劑用于改善和易性，增大坍落度時(shí)，其收縮值接近或略大于不摻者，但一般不超過1×10-4，在預(yù)應(yīng)力混凝土中，為減小預(yù)應(yīng)力值損失，宜摻少量膨脹組分。

引氣劑的摻入會使混凝土中引入一定量的空氣。但由于它同時(shí)又改善了混凝土和易性，可減少混凝土用水量，從而減少由于引氣增大干縮的影響。因此混凝土中適當(dāng)引氣對混凝土干縮影響不大。

6.配合比對混凝土收縮的影響

6.1砂：砂的含泥量及粒徑對混凝土干縮有較大影響。采用細(xì)砂時(shí)，每立方米混凝土用水量比中、粗砂增加用水量20～25kg，由于用水量增大導(dǎo)致混凝土干縮的增大。砂含泥量對混凝土收縮影響較大，隨著含泥量增大，混凝土收縮增大，抗拉強(qiáng)度降低。

6.2石子：石子粒徑加大，混凝土配合比不變的情況下，其用水量或水泥用量相應(yīng)減少，混凝土收縮隨之減少。但泵送混凝土由于受輸送管徑和泵送高度的影響，粗骨料不宜過大。同樣石子含泥對其收縮極為不利。

6.3水泥用量：混凝土中水泥用量增加，其收縮隨之加大。

6.4砂率：混凝土中粗骨料是抵抗收縮的主要材料。在配合比完全相同的情況下，混凝土干縮率隨砂率增大而增大，砂率降低，即增加粗骨料用量，對控制混凝土裂紋有顯著效果。因此泵送混凝土在滿足泵送要求前提下，宜盡可能降低砂率。

6.5水灰比：水是影響混凝土收縮最主要的因素。混凝土中用水量越大，坍落度越大，則干縮越大。因此嚴(yán)格控制水灰比對預(yù)拌混凝土是十分重要的。

7.環(huán)境

施工時(shí)的氣象條件是影響混凝土板面裂紋的極主要因素，經(jīng)驗(yàn)證明在氣候干燥和大風(fēng)季節(jié)，混凝土澆灌后不覆蓋會立即開裂。據(jù)有關(guān)資料介紹，風(fēng)速為16m/s時(shí)，混凝土中水分蒸發(fā)速度為無風(fēng)時(shí)的4倍，相對濕度為10％時(shí)，蒸發(fā)速度為相對濕度90%時(shí)的9倍以上。如果將風(fēng)速和濕度影響疊加，則可推算出此時(shí)混凝土干燥速度是通常條件下的10倍之多。因此，表面較大的樓板上就會產(chǎn)生裂紋，這種裂紋往往是上下貫通的，其特征是樓板上面比下面開裂處多，經(jīng)樓板承載力試驗(yàn)證明，這種開裂一般對樓板剛度及承載力降低很小。

8.設(shè)計(jì)

8.1樓板含鋼率過小或含鋼率不變而配置鋼筋直徑過大，鋼筋間距過大會降低樓板抗裂性能。

8.2梁板結(jié)構(gòu)斷面突變或樓板開洞，造成應(yīng)力集中而在變截面處和孔洞轉(zhuǎn)角處開裂，一般結(jié)構(gòu)變斷面處的裂紋還較寬。

8.3根據(jù)日本資料介紹，樓板厚度小于14cm易產(chǎn)生裂紋。

9.施工

9.1振搗時(shí)間過長，混凝土中石子下沉、表面出現(xiàn)一層灰漿層，因而降低了樓板表面粗骨料含量，加大了收縮，導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)網(wǎng)狀裂紋。

9.2混凝土振搗后，未及時(shí)表面搓毛和抹壓，使沉縮裂紋得不到及時(shí)愈合就硬化了。

9.3混凝土澆注后表面未及時(shí)覆蓋澆水養(yǎng)護(hù)，表面水分迅速蒸發(fā)，產(chǎn)生干縮裂紋。

9.4厚大體積基礎(chǔ)底板未按熱工計(jì)算采用溫控措施，導(dǎo)致混凝土內(nèi)外溫差＞25℃，產(chǎn)生較大溫度應(yīng)力而開裂。

9.5基礎(chǔ)底板混凝土在澆灌振動過程中，會產(chǎn)生大量泌水，若不采取措施及時(shí)排除會降低混凝土質(zhì)量和抗裂性。

9.6混凝土梁板工程模板支承不牢，剛度不足，使混凝土梁板變形導(dǎo)致裂紋。

9.7樓板上部架立筋保護(hù)層過小，一旦混凝土產(chǎn)生沉降和塑性收縮，板面極易產(chǎn)生裂紋。

9.8梁板結(jié)構(gòu)支撐過早拆除或過早上荷載，會導(dǎo)致混凝土梁板產(chǎn)生裂紋。

三、防治裂紋技術(shù)措施

通過裂紋產(chǎn)生原因分析，我們在工程進(jìn)行了試驗(yàn)，初步摸索出一些防治裂紋的措施，效果較好。

1.混凝土生產(chǎn)質(zhì)量控制

1.1材料選擇和控制。砂：宜采用細(xì)度模數(shù)M＝2.8～3.0中砂，嚴(yán)格控制含泥量≯2％。石：采用級配良好卵石，并控制含泥量≯1％。水泥：采用425#礦渣水泥或低熱水泥。

1.2配合比及生產(chǎn)控制。前面我們已經(jīng)介紹，粗骨料可阻止水泥收縮從而阻止裂紋的產(chǎn)生，因此樓板用混凝土在滿足泵送的基礎(chǔ)上，盡可能降低砂率，一般可控制在39%～40%。混凝土水灰比是影響強(qiáng)度和裂紋的主要因素，水灰比大混凝土坍落度大，其收縮亦越大，也就越容易產(chǎn)生裂紋，因此施工樓板時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土坍落度，一般16cm～18cm為宜，不宜過大。

粉煤灰及磨細(xì)礦渣在混凝土中具有形態(tài)效應(yīng)、活性效應(yīng)，微集科效應(yīng)，因此它能改善和提高新拌混凝土和硬化混凝土的性能，改善混凝土和易性降低混凝土泌水性，特別對泵送混凝土可改善其可泵性，減少在輸送管中的堵塞和分離，降低混凝土與管壁的阻力，延長泵機(jī)和管道的壽命，由于其可泵性的提高和泌水性降低，在相同坍落度情況下，混凝土用水量可降低，從而減少混凝土早期沉縮量，有利于裂紋的控制。

此外高溫季節(jié)為避免混凝土過快硬化，應(yīng)采取適當(dāng)措施緩凝，為施工抹壓提供條件。

2.施工質(zhì)量控制

2.1混凝土澆灌下料速度不宜過快，特別是分層澆灌的厚大體積混凝土或墻體，下層未來得及沉降時(shí)，上層又覆蓋，容易產(chǎn)生分層處水平裂紋。

2.2振搗混凝土振動棒移動間距400mm左右，時(shí)間以5～15秒/次為宜，振搗時(shí)間過長，骨料下沉，混凝土表面砂漿層過厚，容易產(chǎn)生裂紋。混凝土澆灌1～2小時(shí)后，有條件的工地可對混凝土二次復(fù)振，可提高混凝土強(qiáng)度5%～20%。據(jù)日本一些資料介紹，在氣象條件不好的季節(jié)施工，可在樓板混凝土澆注后一小時(shí)左右再進(jìn)行搗固，其用意是待混凝土沉縮一階段后，再振搗將其裂紋消除。

2.3抹壓。混凝土除復(fù)振外，還應(yīng)在表面水基本收干前后，用木抹子磨平搓毛2～3遍，拍打液化混凝土，愈合裂紋。

2.4養(yǎng)護(hù)。混凝土成型后，應(yīng)有很好的溫、濕度環(huán)境，防止大風(fēng)襲擊和陽光曝曬，表面水分劇烈蒸發(fā)，形成上部和下部硬化不均和差異收縮，因此，施工單位應(yīng)特別予以注意。通過工程實(shí)踐大體有以下幾種有效措施：

人工噴霧，加大空氣濕度。沈陽協(xié)合嘉陽廣場(沈陽四建施工)，遼寧音像圖書配送中心(遼寧金帝建設(shè)公司施工)兩工程于2000年5月施工樓板工程，施工時(shí)處春季大風(fēng)天，空氣相對濕度約30%。日照較強(qiáng)，混凝土澆灌后約2小時(shí)采用高壓水噴霧法加大施工環(huán)境濕度。混凝土終凝前及時(shí)養(yǎng)護(hù)。混凝土終凝前用手按混凝土表面無坑時(shí)立即澆水，隨混凝土表面強(qiáng)度增長，水流由小變大、當(dāng)混凝土表面剛變白時(shí)，保持樓板表面一層5～10mm厚水覆蓋24小時(shí)，以后設(shè)專人一日數(shù)次澆水，保持混凝土表面潮濕一周。

此外日本資料介紹，為避免風(fēng)和日光的影響，宜在混凝土澆筑面周圍腳手架上4m用苫布圍好，再用塑料薄膜覆蓋養(yǎng)護(hù)，避免樓板表面風(fēng)吹日曬，水分蒸發(fā)，從而防止裂紋產(chǎn)生。

混凝土養(yǎng)護(hù)幼齡時(shí)期(常溫下1～3天)應(yīng)防止腳手架、鋼筋、模具等過早集中堆放在樓板上，特別是防止上述荷載沖擊振動混凝土及模板支撐，造成混凝土隱患和裂紋。按《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》規(guī)定，已澆筑混凝土強(qiáng)度未達(dá)到1.2N/mm2以前，不得在其上踩踏或安裝模板及支架。

2.5拆模。現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)模板及支撐過早拆除，會造成梁板結(jié)構(gòu)開裂，施工單位應(yīng)按結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)跨度、結(jié)構(gòu)同條件養(yǎng)護(hù)試件實(shí)際達(dá)到的強(qiáng)度占設(shè)計(jì)強(qiáng)度的百分率，按規(guī)范規(guī)定的數(shù)值指導(dǎo)拆模。

3.裂紋處理

樓板裂紋應(yīng)盡量消滅在萌芽之中，因此在混凝土終凝前應(yīng)設(shè)專人在早期沉縮裂紋處拍打，若裂紋仍不愈合，可用水泥∶膨脹劑=9∶1(重量比)攪成泥漿在裂紋處搓抹。

終凝后發(fā)現(xiàn)的混凝土裂紋在處理前應(yīng)調(diào)查其寬度、長度、是否貫穿，再根據(jù)結(jié)構(gòu)使用環(huán)境(有無抹面層、使用環(huán)境等)決定處理方案。

表面處理：首先將欲鋪設(shè)薄膜的混凝土表面用鋼絲刷打毛，水清洗后待其干燥，再將用環(huán)氧樹脂浸漬的玻璃布鋪貼在裂紋上表面。

充填法：在混凝土板面沿裂縫兩側(cè)開出兩條溝，然后再剔除中間部分，形成U形槽，用鋼絲刷將槽內(nèi)清理干凈，水沖洗潤濕后，刷素水泥漿再填以膨脹砂漿，表面抹壓蓋以濕布養(yǎng)護(hù)。

注入法：注漿前，先透氣(小氣泵或自行車打氣筒)清掃裂紋并進(jìn)行注入試驗(yàn)，然后慢慢注入樹脂。一根注入管可能注入范圍，將因裂紋寬度、注入用樹脂粘度、注入時(shí)氣溫等條件而異，一般10cm～30cm，當(dāng)裂紋較長使用并排管依次注入時(shí)，在確認(rèn)相鄰管的注入材料已流出后，關(guān)閉相鄰注入管，再開下一根管，依次順序施工。

四、結(jié)束語

預(yù)拌混凝土水平結(jié)構(gòu)裂紋的控制是個(gè)涉及原材料質(zhì)量、混凝土配合比、混凝土生產(chǎn)質(zhì)量控制、施工氣象(風(fēng)力、風(fēng)速、氣溫、空氣濕度)、設(shè)計(jì)(配筋、板厚)、施工(模板、振搗、養(yǎng)護(hù))諸多因素的課題，需要各部門、各環(huán)節(jié)共同努力，精心配合才能奏效，通過實(shí)踐證明，只要努力，裂紋是可以控制在最小范圍內(nèi)，或者說是可以基本得到控制的。